Como entender el funcionamiento de los dos tipos más comunes de fuentes reguladas DC líneales.

1. FUENTES REGULADAS DC
LINEALES
Son circuitos electrónicos que sirven
para proveer de alimentación de voltaje
DC regulado y estable a diferentes
circuitos electrónicos.

2. Partes de una fuente regulada:
R e c t i f i c a c i ó n
y F i l t r a d o1 2 0 V A C
T r a n s f o r m a s i ó n
d e l v o l t a j e d e
l í n e a a l u s a d o
P o r l a f u e n t e
V s a l i d a
C t o d e r e g u l a c i ó n
C t o d e p r o t e c c i ó n
d e s o b r e c o r r i e n t e
( 1 ) ( 2 ) ( 3 )
F U S E
1) Acondicionamiento del voltaje de línea a un voltaje menor
2) Circuito rectificador y de filtrado del voltaje AC a DC
3) Circuito de regulación y protección de sobrecorriente de la fuente.
Regulación de voltaje:
Hay dos tipos de regulación de voltaje a) de la línea y b) de la carga.
a) De la línea: Se define como el cambio del voltaje de entrada AC (línea) para el cual
el regulador de voltaje debe mantener un voltaje de salida constante.
Se define también como el cambio porcentual en el voltaje de salida para un cambio
dado en el voltaje de entrada (línea).
Se puede expresar aplicando la siguiente fórmula. (∆ significa “cambio en”).
Regulación de línea = (∆Vsal/Vsal(100%))/∆Vent

3. Ejemplo: Cuando la entrad de un regulador decrece en 5V, la salida decrece en 0,25V.
La salida normal es 15V. Cuál es la regulación de línea en porcentaje?
Solución: Rlínea = (∆Vsal/Vsal)100%/∆Vent = (0,25v/15v)100%/5v = 0,333%v
b) De la carga: Cuando la cantidad de corriente a través de una carga cambia, por
variación de la resistencia de carga, el regulador debe mantener un voltaje de salida
aproximadamente constante en la carga.
Se define como: el cambio porcentual en el voltaje de salida para un cambio dado en
la corriente de cara, y puede expresarse como el cambio porcentual en el voltaje de
salida desde un estado sin carga (SC) hasta el de carga completa (CC) como sigue:
Regulación de carga = (VSC-VCC)100%/VCC
Ejemplo: Un regulador de voltaje tiene una salida de 12V cuando no hay carga (IL = 0).
Cuando hay una corriente de carga completa de 10 mA, el voltaje de salida es de
11,95V. Cuál será el porcentaje de regulación?
VSC = 12V VCC = 11,95V
Rcarga = (12v-11,95)100%/ 11,95 = 0.418% o 0,418%/10mA = 0,0418%/mA

4. REGULADORES DC LÍNEALES
Clases: Dentro de los reguladores DC lineales hay dos clases normalmente
usados, a) tipo serie y b) tipo paralelo.
Regulador Serie Básico: En la figura 2 se observa un regulador de voltaje
DC lineal serie básico en bloques.
<
E le m e n t o
d e c o n t r o l
<
<
V s a l
<
F ig . 2
V o lt a je d e
r e f e r e n c ia
D e t e c t o r
d e e r r o r
C ir c u it o d e
m u e s t r e o
V e n t
<
Se llama regulador en serie pues el
elemento de control se encuentra en
serie con la carga, entre la entrada y la
salida.
El circuito de muestreo en la salida
detecta los cambios en el voltaje de
salida.
El detector de errores compara el voltaje de muestreo con un voltaje de
referencia y hace que el elemento de control compense el cambio a fin de
mantener un voltaje de salida constante.
Acción de regulación: En la figura 3 se muestra un circuito regulador serie
básico con amplificador operacional. El divisor de voltaje resistivo formado

5. Por R2 y R3 detecta cualquier cambio en el voltaje de salida.
F ig . 3
V e n t V s a lQ 1
+
-
3
2
6
74
12
E le m e n to
d e C o n tr o l
V r e f 1
2 3
R 1
D 1
D e t e c to r
d e e r r o r
R 2
R 3
C to d e
m u e s tr e o
Cuando la salida intenta disminuir el
voltaje, debido a un descenso en el Vent o a
un incremento en IL, a la entrada inversora
del amplificador operacional se aplica un
decremento proporcional del voltaje de
salida mediante el divisor de voltaje.
Como el diodo zener mantiene la otra
entrada (la no inversora) del amplificador
operacional en un voltaje de referencia.
Aproximadamente fijo Vref. Entonces a través de las entradas del
amplificador operacional se desarrolla un voltaje diferencial pequeño (voltaje
de error). Este voltaje diferencial se amplifica y el voltaje de salida del
amplificador operacional se incrementa. Este incremento se aplica a la base
de Q1, originando que el voltaje del emisor Vsal aumente hasta que el voltaje
de la entrada inversora se iguale al voltaje de referencia (zener)
nuevamente.
Esta acción, opuesta, ocurre cuando la salida trata de incrementarse, el

6. Amplificador operacional en el regulador serie se encuentra conectado como
un amplificador no inversor, en donde el voltaje de referencia Vref es la
entrada a la terminal no inversora, y el divisor de voltaje R2/R3 forma la red de
realimentación negativa. La ganancia en lazo cerrado es:
Avlc = 1+R2/R3
Por lo tanto, el voltaje de la salida regulado (despreciando el voltaje base-
emisor de Q1) es:
Vsal ≈ [1+R2/R3]Vref
Con base en el análisis es posible ver el voltaje de salida es determinado por
el zener y las resistencias R2 y R3 y que es relativamente independiente del
voltaje de la entrada, logrando así la regulación.
Regulador Paralelo Básico: En este segundo tipo de reguladores de voltaje
lineales. Como se ve en la figura 4 del dibujo en bloques, del regulador
paralelo básico, con sus principales circuitos.

7. E le m e n to
d e C o n tr o l
V o lta je d e
r e f e r e n c ia
R s V s a l
D e te c to r
d e e r r o r
F ig .4
C to d e
m u e s tr e o
V e n t En el regulador paralelo básico, el
elemento de control es un
transistor Q1 en paralelo con la
carga, como se ve en la figura 5.
Una resistencia Rs, está en serie
con la carga. La operación del
circuito es semejante a la del
regulador serie, excepto que la regulación se efectúa controlando la corriente
a través del transistor en paralelo Q1.
Acción de regulación: Cuando el voltaje de salida intenta decrecer debido a
un cambio en el voltaje de entrada o en la corriente de carga, el descenso
detectado por el divisor R3 y R4, se aplica a la entrada no inversora del
amplificador operacional. El volteje diferencial resultante de la comparación
con el voltaje de referencia, reduce la salida del amplificador operacional,
excitando menos la base de Q1, reduciendo así su corriente de colector
(corriente de derivación) e incrementando su resistencia efectiva colector-
emisor, rce. Dado que rce actúa como un divisor de voltaje con Rs, esta
acción compensa el descenso intentado en Vsal y mantiene un nivel casi
constante.

8. R L
Q 1
F ig . 5
R 4
V e n t
V r e f
D e te c to r
d e e r r o r
R 3
R s
12
D 1 +
-
3
2
6
74
R 2
1
23
C to d e
m u e s tr e o
E le m e n to
d e c o n tr o l
V s a l La reacción opuesta ocurre
cuando la salida intente
aumentar.
Con la IL y Vsal constantes, un
cambio en el voltaje de entrada
produce un cambio en la
corriente de derivación (IS),
∆IS = ∆Vent/RS
Con Vent y Vsal constantes, un cambio en la corriente de carga origina un
cambio opuesto en la corriente de derivación.
∆IS = -∆IL
Esta fórmula establece que si IL crece, entonces IS decrece y viceversa. El
regulador paralelo se usa menos que el serie, pero ofrece una protección
inherente contra corto circuito. Si la salida se pone en corto (Vsal =0),
entonces la corriente de carga es limitada por la resistencia serie RS a un
valor máximo (IS = 0).

9. Ejemplo:
En el peor de los casos de disipación de potencia en RS ocurre cuando la
salida se pone en cortocircuito. Vsal = 0v, y cuando Vent = 12,5v, la caída de
voltaje a través de RS es Vent – Vsal = 12,5v, la disipación de potencia en RS
es: si RS = 22Ω
PRs = (VRs)2
/RS = (12,5v)2
/22Ω = 7,1 W
Por consiguiente, es necesario usar una resistencia por lo menos de 15W,
para que esta no sufra daños y la disipación de calor no la afecte.

10. Ejemplo:
En el peor de los casos de disipación de potencia en RS ocurre cuando la
salida se pone en cortocircuito. Vsal = 0v, y cuando Vent = 12,5v, la caída de
voltaje a través de RS es Vent – Vsal = 12,5v, la disipación de potencia en RS
es: si RS = 22Ω
PRs = (VRs)2
/RS = (12,5v)2
/22Ω = 7,1 W
Por consiguiente, es necesario usar una resistencia por lo menos de 15W,
para que esta no sufra daños y la disipación de calor no la afecte.