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Fuente regulable de 60V a 2A

 

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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 con el LM723
Este es el esquema de partida.

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

Esqema

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

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 sin carga

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 2A

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 D1 (1N4007) marcado como Diodo Protector, 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:

Parámetros máximos

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.

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 una descarga, ya ha sido descrito en repetidas ocasiones, 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.

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Creada el: 06-04-2013
Actualizada el: 23/10/2013
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