El objetivo de estos dispositivos electrónicos es el de conseguir una tensión de salida en corriente continua constante.
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| Esquema fuente de alimentación estabilizada |
La tensión de salida suministrada por una fuente de alimentación presenta variaciones debido a dos causas principalmente:
1. Variaciones de la tensión de la red.
2. Variaciones de la corriente de carga.
La primera de ellas, las variaciones de la tensión de red, al no ser constante la señal de dicha red hace variar la salida de la fuente, y por lo tanto no será estable la tensión en la carga.
La segunda causa, las variaciones de la corriente de carga, se debe que al variar la corriente de carga, da lugar a una c.d.t. no constante en la resistencia interna de la fuente, haciendo que cambie de valor su tensión de salida.
La misión de las fuentes de alimentación estabilizadas es la de conseguir que la tensión aplicada a una carga por la fuente sea constante, a pesar de las dos variaciones posibles que se puedan dar.
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| Esquema fuente de alimentación estabilizada de baja potencia |
Clases de fuentes estabilizadas
Al circuito encargado de regular la tensión dada por el rectificador se denomina regulador.
Según la disposición del regulador en el circuito, las fuentes se pueden clasificar en:
1. Fuentes de alimentación estabilizadas en paralelo.
2. Fuentes de alimentación estabilizadas en serie.
El problema consiste ahora en encontrar el elemento adecuado en cada una de las fuentes para que haga las funciones de regulador.
Los componentes reguladores son:
· En la estabilización en paralelo, el zener ;
· En la estabilización en serie, el transistor y el circuito integrado.
En electrónica solemos estudiar en principio el diodo zener, tratándose la regulación en serie después de tratar el tema de los transistores.
Los diodos zener
Un zener es un diodo realizado con una unión PN muy abrupta entre dos zonas fuertemente contaminadas. Cuando se polariza en sentido directo, este diodo es conductor con las mismas características que uno clásico. Por el contrario, cuando se polariza en sentido inverso, la corriente aparece muy bruscamente más allá de una tensión relativamente reducida ( entre algunos voltios y algunas decenas de voltios ).
En este régimen de funcionamiento, se utiliza normalmente como elemento regulador de tensión.
La característica principal del diodo zener viene representada por su curva característica.
Características de los diodos zener
Un diodo zener ideal tendría una corriente inversa nula, mientras que la tensión inversa es menor que la tensión de zener ( Vinv menor Vz ) , y después de la corriente inversa será considerable para una variación prácticamente nula de la tensión inversa. Dicho de otra forma, en régimen de funcionamiento zener, la tensión en bornes del diodo debería ser independiente de la corriente inversa y a la vez independiente de la temperatura de la unión.
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| Símbolo y encapsulado de un diodo zener |
En realidad, debido a que los parámetros están influenciados por diversos factores, deben definirse unas condiciones de medida de las características.
En general, todos los datos se indican a la temperatura de 25 grados C.
Coeficiente de temperatura
Esta característica es función de la tensión de zener nominal y no de la tecnología de fabricación.
En los diodos reguladores de tensión se presentan dos formas de ruptura. Por debajo de 5,1V, la ruptura de zener, para la cual el coeficiente de temperatura es negativo (la tensión disminuye cuando la temperatura aumenta), y la ruptura de avalancha para los diodos con VZ mayor de 5,1V, en los que su coeficiente es positivo.
Para el valor de 5,1V, el coeficiente de temperatura es teóricamente cero. Sin embargo, y debido a que entre 4 y 7 voltios intervienen simultáneamente los fenómenos zener y avalancha, dicho coeficiente varía con la corriente de zener (IZ).
El coeficiente de temperatura se especifica en tanto por ciento de variación de la tensión por grado centígrado, y en algunas ocasiones en mV/0C.
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| Curva característica del diodo zener |
Disipación máxima
La potencia máxima que puede disipar un diodo determina la corriente máxima (IZM) que puede regular, sin que la unión llegue a temperaturas peligrosas. Hay que tener en cuenta que la potencia aplicada al diodo es el producto de la tensión de zener VZ por la corriente de zener IZ.
Pot = VZ x IZ
Para los modelos pequeños, de menos de 1W, la potencia disipada en la unión es evacuada por convección a partir de la envoltura, y por conducción a través de los hilos de conexión. Por esta razón, se aconseja limitar al máximo la longitud de las conexiones.
Para potencias superiores, el diodo debe montarse sobre un radiador, que se calculará como en el caso de otros semiconductores de potencia.
Aplicaciones de los diodos zener
Los diodos zener se utilizan en multitud de circuitos, en muchos casos asociados a otros semiconductores.
Las principales aplicaciones son:
· Regulación de tensión y de corriente.
· Referencia de tensión.
· Protección de nivel de tensión.
· Sincronización de encendido de tiristores.
· Generación de funciones no lineales.
Aquí damos por concluida esta entrada para proseguir en la siguiente con el análisis de las fuentes estabilizadas en paralelo. ¡ Os esperamos !.
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