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Ahora si, vamos a centrarnos en el motivo de este post, que será el diseño y la construcción de una fuente simétrica de alimentación, que puede sernos muy útil para diversos proyectos, nosotros le daremos un uso especifico, que será alimentar un amplificador estéreo de 100 vatios x canal, por lo que nuestra fuente deberá ser realmente potente.
Hoy veremos los tipos de fuentes simétricas que podemos utilizar, el diseño del circuito impreso y como montar el PCB, ya en próximos tutoriales verán como interconectar y hacer funcionar esta fuente.
Asique sin mas introducción, comencemos..!!
Arranquemos por lo fundamental, qué es una fuente simétrica..?
Bien, toda fuente de alimentación consta basicamente de lo mismo: Un transformador, un puente de diodos y un condensador. Con esto tendriamos una fuente de corriente continua básica pero eficiente, que entrega un voltaje postivo y masa o GND.
Ahora bien, existen circuitos (sobre todo en temas de audio e instrumentos de medicion) que requieren de una fuente un tanto "especial" para funcionar. Es aqui donde entra en juego la fuente simétrica.
Una fuente simétrica o dual, a diferencia de una fuente convencional, ademas de entregar un voltaje de alimentacion positivo y GND, entrega un voltaje negativo. Pero ojo, voltaje negativo no significa masa o GND, significa voltaje NEGATIVO respecto a GND.
Otra particularidad de una fuente dual es que tanto el voltaje positivo como el negativo respecto a masa tienen el mismo potencial eléctrico, es decir que si una fuente simétrica entrega en su salida positiva 12V, en su salida negativa entregará -12V. (Por eso se les llama "simétricas"
Ahora que ya tenemos claro que es una fuente simétrica veamos los dos tipos más usuales. Luego eplicaré en qué casos utilizar uno u otra, y veremos ciertas ventajas y contras de cada una de ellas. La diferencia principal entre una y otra es el tipo de transformador a usar. Mientras que en uno nos vale un transformador de bobinado simple (solo dos cables en el secundario) para el otro resulta indispensable un transformador con toma central (tres cables en el secundario)
Arranquemos pues por la más sencilla de ellas, conocida como Fuente Dobladora de Tensión
Comencemos pues por ver las forma de onda para comprender mejor cómo es que funciona esta fuente. Tenemos los puntos A, B y C, que es donde vamos a medir y simular las formas de onda.
NOTA: Los puntos B y C electricamente son iguales, pero en el punto B tengamos en consideración que faltan los condensadores de filtrado.
En el gráfico A tenemos la forma de onda senoidal pura aplicada a la salida del transformador.
En el gráfico B vemos que color rojo los semiciclos positivos rectificados y en azul, los semiciclos negativos rectificados.
En el gráfico C (teniendo en cuenta que cuenta con los capacitores) vemos la tension continua con un pequeño ripple, que será mayor cuanto más grande sea la demanda de corriente.
Aqui un oscilograma en que se representa la onda senoidal (gris) y la tensión rectificada positiva filtrada (rojo) y la tensión negativa rectificada (azul)
Aqui les muestro el sentido de circulación de la corriente durante ambos semiciclos, tomando como referencia una circulacion de corriente de positivo a negativo (en la practica es a la inversa, ya que el movimiento es de electrones y no de protones)
SENTIDO DE CIRCULACION SEMICICLO POSITIVO
SENTIDO DE CIRCULACION SEMICICLO NEGATIVO
Para más información sobre estos gráficos, los invito a ver el video que les dejo al final del post.
Esta es una forma muy fácil de obtener una fuente dual a partir de un transformador simple. Con este tipo de fuente podemos alimentar sin problemas pequeños circuitos, con una potencia máxima recomendada de 60w, de usar cargas más potentes tendrán que usar capacitores de gran capacidad para no tener un rizado muy grande a la salida del mismo.
Centrémonos ahora en el tipo de fuente simétrica utilizada por excelencia en equipos de alta potencia, principalmente en temas de audio. En esta fuente se hace indispensable utilizar un transformador con TAP central (bobinado secundario con tres terminales) y puente de diodos (compuesto por cuatro diodos rectificadores). Por úlitimo dos condensadores de filtrado para aplanar la componente de alterna presente a la salida del puente. Aqui el diagrama de conexión.
Comencemos pues por ver las forma de onda para comprender mejor cómo es que funciona esta fuente. Tenemos los puntos A, B y C, que es donde vamos a medir y simular las formas de onda.
NOTA: Los puntos B y C electricamente son iguales, pero en el punto B tengamos en consideración que faltan los condensadores de filtrado.
En el gráfico A tenemos la forma de onda senoidal pura aplicada a la salida del transformador.
En el gráfico B vemos que color rojo los semiciclos positivos rectificados y en azul, los semiciclos negativos rectificados. (notese que en ambos semiciclos tenemos el doble de la frecuencia aplicada al transformador, en este caso 100Hz)
En el gráfico C (teniendo en cuenta que están con los capacitores) vemos la tension continua con un pequeño ripple, que será mayor cuanto más grande sea la demanda de corriente, pero asi y todo resulta mucho mas estable que una fuente dobladora de tensión.
SENTIDO DE CIRCULACION SEMICICLO POSITIVO
SENTIDO DE CIRCULACION SEMICICLO NEGATIVO
Para más información sobre estos gráficos, los invito a ver el video que les dejo al final del post.
Ahora que ya tenemos claro cómo funciona una fuente simétrica veamos entonces el circuito definitivo que estaremos utilizando:
Como vemos, no dista mucho del diagrama básico que hemos utilizado para la explicación.
Vemos un conector de tres vias, donde conectaremos nuestro transformador de alimentación.
Adicionalmente he incluido dos fusibles de protección en el mismo circuito impreso, para más comodidad y seguridad.
Como saben, esta fuente la utilizaremos para alimentar un amplificador de 100W por canal, por lo que el diseño debe hacerse cuidando que las pistas de alimentación sean bien anchas para que no ofrezcan mucha resistencia al exigir una alta corriente, asi también evitamos que estas se calientes excesivamente.
Quiero aclarar que este diseño lo realicé en PCB Wizard, un programa bastante limitado pero muy util y sencillo de utilizar. Para realizar este PCB he tenido que diseñar a tamaño real tanto los condensadores, como los fusibles y los conectores de salida.
Por este motivo, los invito a leer el siguiente post, donde aprenderán paso a poso cómo crear sus propios componentes en este programa
Si no tienen ganas de leer, aqui les dejo el video tutorial
Aqui el diseño definitivo de la fuente de alimentación simétrica de 200W.
El pcb mide aproximadamente 9.3 x 5.0 cm. Adicionalmente le realicé cuatro orificios de 3mm en las esquinas para posteriormente poder fijarlo al chasis o gabinete.
Como no puedo compartir con ustedes el link de descarga del PCB para transferir, en la descripción del video que les dejo al final del post les dejaré el enlace de descarga directa de este circuito impreso, con la lista de materiales y la máscara de ensamble. Sepan disculpar.
Aqui les muestro ya transferido a la baquelita el circuito impreso. El PCB lo realicé por el método del planchado, consiguiendo excelentes resultados.
Los orificios los realicé con broca de 1mm y luego agrandé a 1.5mm.
PCB Lado Componentes
Como ven, las pistas son bien anchas para poder manejar buenas cifras de corriente (a máxima potencia debe suministrar unos 4 Amperios aproximadamente)
PCB Lado Pistas
Si quieres aprender a realizar circuitos impresos obteniendo excelentes resultados, te invito a leer este post
Veamos pues qué componentes son los que vamos a necesitar para este proyecto.
LISTA DE COMPONENTES
-C1,C2 Condensadores Electrolíticos de 4700 o 6800uF/50v
-BR1 Puente Retificador tipo peine de 8 o 10 Amperios (KBU-8M)
-Conector MOLEX grande de 5 pines (Entrada AC)
-F1, F2 Fusibles 20x5mm de 5A/250V
-2 Portafusibles para PCB
-3 Espadines o Conectores Faston (Salida DC)
Debemos montar y soldar todos los componentes en su respectivo sitio, cuidando de no equivocarnos en su polaridad, para ello debemos guiarnos por la máscara de ensamble. Cuiden de hacer buenas soldaduras y ser prolijos para tener éxito a la hora de probar su circuito.
Aqui ya tenemos terminado el circuito , si quieren ver el montaje paso por paso, pueden ver ese proceso expuesto en el video que les dejo al final del post. Si eres un recién iniciado en la electrónica te recomiendo verlo antes de realizar el montaje.
Y eso es todo compañeros, como saben esta fuente la utilizaremos para alimentar un amplificador de 100W por canal, el cual podrán ver en un próximo post.
Por ahora nada más, me despido sin antes invitarlos a ver el correspondiente video de esta fuente, con muchas más información al respecto, montaje paso a paso y, muy importante, el link de descarga del pcb para transferir por el método de planchado, con la guia de ensamble y la lista de componentes. Espero les guste, me regalen un Like si fue de su agrado y se suscriban si apoyan el contenido de mi canal Kriss Electronics..!!
Aquí los demás posts que conforman este proyecto: (iré actualizando la lista a medida que publique)
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