Fuente regulable de 60V a 2A.

PROLOGO.

Existen muchas descripciones referentes a distintas fuentes de alimentación, sin embargo, no hay tantas que alcancen tensiones de valores altos. No son muchas las ocasiones en las que se presenta utilizar tensiones mayores de los 40 o 50 Voltios. Hay que tener en cuenta que una fuente que alcanza los 50 Voltios y 2 Amperios, exige unos parámetros concretos.

En ciertos momentos en nuestro laboratorio o taller, necesitamos disponer de una fuente de alimentación regulable desde 0V a 60V y que sea capaz de entregar al menos 2A a la máxima tensión de 60V. Naturalmente, estos parámetros no son muy normales. Veremos los principios que debemos tener en cuenta cuando proyectamos crear una fuente de alimentación con estas características.

Naturalmente, los parámetros descritos antes, no son muy normales. Veremos los criterios que debemos tener en cuenta cuando proyectamos crear una fuente de alimentación con estas características.

EL ESQUEMA.

Se trata de una potencia elevada y conlleva un estudio en el que tener en cuenta, aquellos elementos que, puedan manejar potencias sobre los 130 vatios, cableados de sección adecuada, semiconductores capaces de soportar tensiones y corrientes elevadas superiores a las que tengan que entregar normalmente. Por ese motivo he decidido tratar en parte este aspecto en esta fuente de alimentación.

Después de tratar varios artículos sobre fuentes de alimentación, algunos con resultados muy logrados por su calidad/precio, se presentaba un nuevo reto. En los últimos tiempos, se me presentó un proyecto para una fuente de tensión que necesitaban para un tema de paneles solares, cuyas características requerían que fueran de 0V a 60V y un máximo de 2 A.

Pensé en adaptar algún proyecto que ya hubiera realizado, pero naturalmente los 60V de salida requieren de unos cálculos concretos y pronto decidí que lo mejor sería realizar el proyecto desde el principio pensando en esta tensión, esto pasaba por obtener una tensión de unos 80V después de filtrada y con una carga de 2 Amperios, la potencia mínima de 180W, por seguridad utilicé una potencia de 200W.

El circuito electrónico está basado en el popular LM723, un regulador muy completo del que tantos proyectos se han desarrollado. No obstante, en esta ocasión vamos a basarnos en una versión capaz de soportar cerca de los 100Voltios, como se puede apreciar en la figura siguiente:

circuito_electronico_LM723Fig. 1 Este es el esquema de partida.

Utilicé el programa Proteus Desing demo, con el que preparé el esquema que se muestra a continuación:

esquema6
Fig. 2

En el propio esquema eléctrico, se aprecian los valores de los componentes, por lo que no habrá necesidad de hacer un listado de los mismos. Haré referencia a ciertos componentes debido a su relevancia, en este proyecto.

salida_sin_carga
Fig. 3

La siguiente es, una prueba realizada con una carga (resistiva) en la salida y a un mínimo de 1V, como se puede apreciar en la figura.

salida_carga_med
Fig. 4

En la siguiente figura, se muestra el circuito funcionando con la salida en carga (resistiva) a 60V y una corriente de 2A. Se pueden apreciar las tensiones existentes en distintos puntos del circuito.

salida_con_carga
Fig. 5

A tener en cuenta.

No olvidemos que la tensión de salida es de 60V, esto quiere decir que en la entrada tenemos que disponer de los mencionados 80V, esta tensión es considerable, por lo que se deben tomar las precauciones debidas, tanto con los cálculos, como con la seguridad personal, así mismo, se deben utilizar cables de salida de cierta sección y calidad y con un máximo de longitud, para no tener excesivas pérdidas en los mismos.

Por ejemplo: El diodo Diodo Protector como marcado D1 (1N4007), está conectado en oposición. El motivo de esta disposición, es evitar la destrucción del transistor NPN 2N3055 o similar, por contra corrientes, en el caso de cortar la tensión de red y que permanezca conectada la salida a una carga capacitiva, o una batería por ejemplo.

Otro componente muy a tener en cuenta es el DZ1 que nos permite alcanzar una tensión tan alta. Téngase en cuenta que el fabricante del circuito integrado LM723, recomienda los siguientes parámetros:

valores_723
Fig. 6

Se hace evidente que aplicar una tensión superior a los 40 Voltios en la entrada de este circuito integrado, acabará en un desastre, algo que podemos evitar si utilizamos un diodo zener DZ1 de 36 Voltios, esto nos dará un margen de 16 V. suficiente para nuestros propósitos.

Los transistores NPN de potencia, pueden ser sustituidos por tipos de mejores características, yo utilicé un RCA 2N3055H que aún disponía, pero ese ya no se fabrica, pueden servir los BD751C o cualquiera con Vce 120, hFE de 25-100 y una corriente de 5 A. Una vez más, los transistores de potencia, deben estar aislados y suficientemente refrigerados, para evitar cortocircuitos y sobre calentamientos que acortarán su vida útil.

No obstante, este esquema que, funciona perfectamente, si bien, tiene una importante falta de seguridad ya que, no dispone de un sistema de desconexión, ante un eventual cortocircuito, por este motivo no está completo.


Fig. 7

En el paso siguiente deberíamos añadir un sistema de seguridad que desconectase o al menos reduzca en lo posible el deterioro de la fuente, si en algún momento se produce un corto que, por otra parte puede ser provocado deliberadamente o por que el dispositivo bajo prueba, se encuentre en estado de sobre-carga o cortocircuito.

Se adjunta el archivo realizado con Proteus que puede descargar de aquí.

El sistema que nos proteja de un cortocircuito, ya ha sido descrito en repetidas ocasiones, aunque no se ha contemplado unos parámetros tan altos, de modo que si usted está interesado deberá repasar esos artículos que hablan extensamente sobre los métodos que le pueden servir para asegurar una desconexión cuando se produzca una circunstancia que lo requiera. Ese tema será un reto que abordaremos en otra ocasión si fuera necesario.

Anexo 1.

Fuente ajustable de 400 W.

Dado el número de peticiones, consultas y preguntas por una fuente ajustable con características de mayores prestaciones, como respuesta al estas, he realizado unos pequeños cambios que nos permitirán una fuente ajustable de mayor potencia. Naturalmente, cuando tratamos de potencias de 400 Watios, se deben tomar las precauciones estrictas de manera que no tengamos accidentes que por otra parte son bastante frecuentes.

En esta ocasión no voy a entrar en demasiados detalles, así que, si usted está interesado en realizar esta versión, le sugiero que tome las debidas precauciones de seguridad y considere la parte económica.

Una vez aclarado el tema, considero que disponemos de un transformador capaz de entregar la potencia sugerida en los siguientes parámetros:

 El resto de componentes son los descritos en el esquema con sus valores.

fuente_ajust_0a60v_0a10amps_26082016

 Y esto es todo por el momento. He de decir que este esquema no lo he probado en realidad, sólo a nivel de programa de Proteus, si alguien lo prueba, espero me lo indique para verificar su buen funcionamiento.

Espero haber dado respuesta a las consultas que me han realizado.

Gracias a todos.

Anexo 2.

Una nueva versión de la fuente ajustable en tensión, esta vez a nivel de teoría, es decir no la he probado. Si alguien se atreve, estaré encantado de guiarle. Y aquí esta el esquema de la fuente de tensión ajustable de 0V a 75V con una corriente de 12A.

fuente_0a75v_12a

Los valores de los componentes están puestos en el mismo esquema. Espero que les sirva a los interesados y si alguien pone en marcha esta fuente, hagan lo saber.

Insisto una vez más, asegúrense del ancho de las pistas, estamos manejando altas cuotas de energía y puede ser muy peligroso. La seguridad es su mejor baza.

Fuente regulable de 60V a 2A.
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