Fuente de voltaje sin transformador

publicado en: Blog | 0

Muchas veces necesitamos de una fuente de corriente directa para poder hacer funcionar nuestros circuitos con voltajes caprichoso, o también, no tenemos todo lo necesario para hacer una fuente con transformador eléctrico; en esta ocasión traemos el circuito para diseñar una fuente de voltaje con el mínimo de materiales electrónicos para que sigamos desarrollando nuestra pasión por la electrónica.

Una fuente de voltaje sin transformador es ideal para proyectos que no requieren de mucha corriente para funcionar, ya que está limitada en potencia eléctrica. El elemento principal del proyecto es el capacitor C1 que debe tener una reactancia capacitiva calculada de modo que forme con el diodo zener un divisor de tensión en el cual circula la corriente máxima del circuito alimentado.

Diagrama esquemático de fuente sin transformador.

La fórmula para seleccionar el capacitor adecuado para nuestro circuito es la siguiente.

Xc=(V-Vz)/I

Donde:

Xc es la reactancia del capacitor en ohm

V es el voltaje de entrada en la fuente

Vz es el voltaje del diodo zener (voltaje que deseamos en nuestra fuente)

I es la corriente máxima que tendrá nuestra fuente

Nuestros valores iniciales serán V=127v, Vz=3.6v, I=30mA

Xc=(127-10)/0.03=3900 ohm

La capacitancia para esa reactancia se calcula con la siguiente formula

C=1/(2Pi*f*Xc)

Donde:

F es la frecuencia de nuestra entrada de voltaje igual en México a 60Hz

C=1/(2Pi*60*3900)=0.680uF

La tensión mínima recomendada para este capacitor es de 250V.

Ya que circulará 30mA por el diodo zener se tendrá que utilizar uno con la potencia eléctrica según la siguiente formula.

P=V*I

P=12*0.03=0.3W

Recomendamos un diodo zener mínimo de 500mW.

La resistencia R2 tiene el objetivo de limitar la corriente del circuito para protegerla de sobre cargas. La fórmula practica para calcularla es la siguiente.

R=3/I =3/0.03=100ohm

La potencia de R2 se calcula de la siguiente forma

P=R*I^2=100*0.03^2=0.09W

Una resistencia de 0.25W será suficiente para el correcto funcionamiento.

Los diodos D1 y D2 son el puente rectificador de la fuente.

El Capacitor C2 es el que filtra el ruido de la fuente para poder hacerlo lineal lo más que sea posible, este se calcula con la siguiente formula.

C2=0.2*(I/Vz)=0.2(0.03/10)=0.0006=600uF

El aproximado comercial seria 670uF 16V

La Resistencia R1 es de protección para descargar el capacitor cuando la fuente no esté operando y así evitar accidentes por descargas eléctricas, la colocamos de 100kohm.

Como estamos haciendo proyectos con los materiales que tenemos en este momento en nuestra caja de herramientas nuestros valores difieren un poco de los calculados pero expresaremos con el osciloscopio nuestros resultados.

El material que se utilizará para este circuito es el siguiente.

  • Una clavija con cable
  • 1 capacitor de poliéster 2.2uF mayor a 250V
  • 1 resistencia de 1 ohm 5W
  • 1 resistencia de 100 Kohm 1/4W
  • 2 diodos 1N4007
  • 1 capacitor de 100uf o 4700 uF 25V (un voltaje mayor al voltaje de la fuente)
  • 1 diodo zener (diodo del voltaje que queremos para la fuente)
  • 1 resistencia de 1 Kohm 1/4w
  • 1 led

Primero se armó el circuito con el capacitor de 100uF y como era de esperar este no lograba filtrar todo el rizo de la corriente alterna. Teniendo el siguiente resultado.

Gráfica de osciloscopio con el capacitor de 100uF

En la siguiente prueba se utilizó el capacitor de 4700uF teniendo mejores resultados.

Gráfica de osciloscopio con el capacitor de 4700uF

El resultado se ve mucho mejor con el capacitor más alto al anterior.

En la siguiente imagen vemos como quedo nuestra protoboard armada.

Fuente en Protoboard

Esperamos que este circuito te haya sido de interés al igual que la explicación de los cálculos recuerda que es una forma económica y rápida de alimentar pequeños dispositivos.

NOTA. Esta fuente no está aislada eléctricamente de la alimentación de corriente alterna, como lo estaría una fuente con transformador, así que ten tus precauciones al estar trabajando con este circuito.

Te dejamos los links para que puedas descargar los diagramas y el diseño de la PCB por si quieres hacer tu circuito más profesionalmente.

PDF diagrama esquemático
PDF diseño de PCB
PDF referencia de ensamble
Archivos en Eagle

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *