Lab 4.5 Generador.docx

LABORATORIO DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS INFORME DE LA PRÁCTICA No. 4 REGULADOR

INTEGRANTES:

PROFESOR: Carlos Andrés Augualimpia

Juan David Collante Teran

MONITOR: Angela María Bernal

Jesus Alberto Puenayan

GRUPO:32-3

Andrés Márquez

FECHA DE ENTREGA: 17/03/2019 Elementos utilizados

Introducción Los diodos son conocidos por su función de interruptor, pero más allá de esto, y debido a su naturaleza polarizada, existen usos bastante importantes para los diodos, una de estas es el que compete, y se plantea de manera experimental durante el siguiente informe, dicho es el de diodos rectificadores, posteriormente se plantea un regulador mediante el uso de un diodo Zener. Objetivos 1. Evaluar el funcionamiento de los diodos semiconductores en una aplicación típica, la implementación de una fuente regulada. 2. Interpretar y analizar las hojas de especificaciones de diodos e identificar según estas sus usos y aplicaciones apropiadas. Con énfasis sus características de Corriente, Voltaje y tiempos de conmutación 3. Evaluar el funcionamiento de los diodos zener como reguladores. 4. Calcular, con base en requerimientos, una aplicación real, seleccionar los componentes y evaluar el circuito.

1 Fuentes de Alimentación Leader LPS 162/163A, Kikusui 7325/7326, o B&K Precision 1650. 1 Osciloscopio Leader LBO 520,522, o Tektronix 2213, 2213A, 2215 o 223, o Instek GOS-653G. 1 DVM Leader LDM 852, Fluke 8010A, 8012A, 8020B o B&K Precision 2830, con puntas de prueba. 2 Puntas de Osciloscopio X1 y X10. 1 Transformador 120/9V con derivación central, (LASER 500). 1 enchufe, con su respectivo cable y fusible de alrededor de 100mA para conectar el transformador a la línea de 120 V. (Cable clavija – caimán Procedimiento experimental Se plantea en primera instancia un circuito donde poder probar la rectificación de onda de un sistema con entrada sinusoidal a 2v pico y 60 Hz, se procede entonces a la medición mediante osciloscopio de la salida (sobre una resistencia) en función de observar si la mencionada señal es rectificada, posterior se

cambia el diodo empleado (1N4004 por un 1N4148) y se observan las diferencias. Posteriormente se plantea la realización de la fuente regulada (datos calculados en preinforme), en dicho montaje se observa el comportamiento mientras se varia la carga sobre la fuente, y se analiza sobre este mismo. Analisis de los resultados Se procede al montaje del circuito para la realización de la primera parte de la práctica. (Figura 2)

Los resultados obtenidos en la tabla 1

Freq 60 Hz 10 MHz

SALIDA 1N4004 1N4148 1,3 1,3 N/A 1,3

Tabla 1, Respectivas salidas en función de las frecuencias.

Es notorio como la salida para el diodo 1N4004 es nula a 10MHz, y como la salida del diodo 1N4148 a duras penas logra rectificar, esto tiene que ver con la taza de refresco del diodo. PI-1. Explique por qué no se obtiene la onda rectificada a 10 MHz con el diodo 1N4004 y si con el 1N4148.

Figura 1, circuito planteado

Figura 2, primer circuito planteado.

Se procede a medir la salida, y posteriormente a cambiar el diodo por el 1N4148

Siguiendo lo mencionado en el párrafo anterior, la razón por la cual el diodo 1n4148 puede rectificar es cuestión de cuan alta es la taza de refresco de este mismo, lo que es, un diodo no cambia de estado inmediatamente, sino que posee un tiempo prudente para conmutar de estado, por lo que, a frecuencias muy altas, estos deben tener un tiempo de respuesta apropiado para la frecuencia. PI-2. En la hoja de especificaciones del diodo 1N4148 aparece el parámetro trr (Reverse Recovery Time), mientras que en la hoja de especificaciones del diodo 1N4004 no se encuentra. Discuta con su monitor a que se debe esto. ¿Qué puede concluir al respecto? Primero debe referirse a las hojas de datos de los componentes.

Figura 4, Máximos rangos 1n4148[1]

Figura 3, salida rectificada 1n4148 a 10MHz

Figura 5, máximos rangos 1n4004[2]

La razón simple esta en el diseño para uso de cada diodo, puede verse como al inicio del datasheet se pone explícitamente como el diodo 1N4148 es un diodo Small “Signal Fast Switching” lo que nos indica que el mismo esta internamente construido para poseer un tiempo corto entre los cambios de estado, mientras que el diodo 1n4004 es un diodo rectificador común, el cual posee un estándar de los valores frecuenciales de redes (60 Hz o 120 Hz).

del Zener, este no variaría su voltaje, sin embargo para el caso donde variamos la carga, sobre el nodo donde se deposita el Zener aparecerá una solicitud de corriente respecto a la carga, a mayor carga mayor corriente pedirá de alimentación, lo que resultara en una polarización de corriente mínima sobre el Zener, causando así, que se desplace atreves de su curva, bajando con ello el voltaje.

Posteriormente se procede con el montaje sobre prothoboard del regulador de voltaje. Figura 7, grafica del comportamiento del Zener.[3]

PIII-2. Si baja el valor de la carga (aumentar la resistencia), ¿aumenta ó disminuye el rizado? ¿Por qué? Explique brevemente. Aumenta el rizado, esto pues recodemos el Vrizo surge del condensador, y este está ligado a la carga que percibe el condensador respecto al Zener y a la carga externa, recuérdese la relación del voltaje rizo.

𝑉𝑟𝑖𝑧𝑜 = 𝑉𝑝 − 𝑉2 Figura 6, montaje realizado del regulador.

Del mismo, se realiza la medición del voltaje de salida según lo mencionado por la guía de trabajo, se procede entonces a resolver las preguntas derivadas. PIII-1. ¿Por qué disminuye el voltaje al aumentar la carga? Primero debe recordarse el Zener posee un voltaje más o menos constante sobre su región de ruptura inversa, y varia muy poco en función de la corriente que le es suministrada, ahora en un caso ideal donde la carga pidiese una corriente constante y esta estuviera en el rango de corriente

Donde Vp es el voltaje pico de la señal y V2 es el voltaje que decae del condensador en función de su descarga. Con lo anterior y recordando que aumentando la resistencia se solicitara mas corriente por parte de la carga, y también que esta se verá en una solicitud directa a la salida del condensador, es evidente el porque el riso aumenta, y es que se le esta pidiendo que se descargue más rápido. Conclusiones -

Al momento de elegir los componentes se debe tener en

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cuenta la potencia que caerá en disipación sobre ellos, puesto una mala elección lleva a sobre calentamientos, que a su vez pueden concurrir en alteraciones de los dispositivos (véase el Zener y su voltaje, o la ruptura de resistencias) Se concluye la carga de un sistema regulado debe ser muy tomada en cuenta en el momento de diseño puesto alteraciones que el usuario puede realizar sobre estas afectan directamente el comportamiento interno tanto de la regulación como de las etapas anteriores. La elección de los diodos en función de las frecuencias de trabajo es importante, puesto una mala elección incurre en el mal funcionamiento del sistema, que puede ser una rectificación entre otras cosas.

Bibliografía [1] Anónimo (2019/03/15) 1N4148. Vishay [Pdf-Online] Disponible en: https://www.vishay.com/docs/81857/1n414 8.pdf [2] Anónimo (2019/03/15) 1N4004. Onsemi [Pdf-Online] Disponible en: https://www.onsemi.com/pub/Collateral/1N 4001-D.PDF [3] Anónimo (2019/03/15) El diodo Zener. SC [Online] Disponible en: http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/ele c_basica/tema5/Paginas/Pagina1.htm