Resistencia adecuada

[Carles]

Ya que estamos ... y tengo más ganas de escribir que de continuar el proyecto de mi estación "parlanchina" y con vuestro permiso ...

El problema de las fuentes lineales. Recordemos, la pérdida de rendimiento por la diferencia entre lo que le entra y lo que le sale a un regulador en circuito integrado.

Para un taller (ya no digo "laboratorio" jejejee) es imprescindible una fuente. Y para nuestros trabajos de bricolaje también. Disponemos habitualmente de las propias de los trenes, pero posiblemente se queden insuficientes para todos los tipos de trabajos que tenemos que hacer. Y no siempre la calidad de la tensión de las fuentes de nuestros trafos será adecuada. Por ejemplo, la tensión de salida de los viejos trafos de ibertren ... digamos que es corriente continua.

Se hace muy necesaria una fuente que pueda cubrir desde las pequeñas tensiones para probar leds (2V) hasta los motores y otros elementos. Hasta unos 15V. Es decir, lo ideal es que la fuente sea regulable desde cero hasta unos 15V. También es deseable que sea lo más "pura posible" para los circuitos electrónicos que generalmente no admiten mucha desviación en los valores de tensión y no desean que haya mucho rizado residual de alterna. Y ya puestos, si es conmutada, que no aparezca en su salida restos de las frecuencias de trabajo que se usan en ellas (del orden de Khz). Imaginemos que estamos trabajando en digital, un deficiente flitrado de esas frecuencias empezaria a dar fallos erráticos en los decos y centrales.Y si usamos esa fuente para comprobaciones y diagnostico de posibles fallos, tenemos que proceder descartando ya de entrada que si hay anomalias en lo que estamos probando, que no provengan de nuestros instrumentos. Por eso para taller, esas herramientas y los instrumentos tienen que ser de calidad. La más alta que nos sea posible.

Por esta razçon, personalmente, prefiero las fuentes lineales, al menos para el "taller". Dado el espectacular rendimiento de las conmutadas, es imposible no usarlas alli donde se requiera potencia a mansalva. Sencillamente no tienen rival. Sólo se espera que sean de la mínima calidad y afecten lo menos posible al entorno electromágnetico, ya muy sucio de por si. (si pudieramos "visualizar" el espectro de radiación de las ondas de radio, flipariamos. Si los fotones tuvieran masa, no podriamos andar un sólo paso!, jejejejeej).

(y ya que estamos, pacientes compañeros si seguis leyendo, ahora tenemos unos muy buenos emisores de todo tipo de ondas de radio, en nuestra casa, al lado mismo en nuestro router wifi, en los móviles, en los teléfonos caseros inalambricos que utilizan HF, en la señal del video sender del vecino, en las sondas en UHF de las pequeñas estaciones meteo, en los mandos a distancia .... no sé, compañeros como nos afectará a la salud, en principio son potencias reducidas ... pero ... yo no lo tengo muy claro, asi a intución, a bote pronto. Parece que no hay estudios definitivos sobre este tema, pero yo no lo sigo viendo claro).

Bueno! disculpas, seguimos, si, insisto ;-) seguis leyendo. Pienso que si es posible, mejor utilizar para trabajos de comprobación y test una fuente lineal. Si la queremos hacer nosotros, ya que el éxito de las conmutadas es tan rotundo que las fuentes comerciales para taller casí todas son conmutadas (se supone que de una calidad mínima), si deseamos auto-construirla y la queremos hacer lo más versátil que podamos a la par que eficiente, no todo son malas noticias ya que hay caminos para maximizar su rendimiento. O al menos hacerlas aceptablemente eficientes.

Y si me permitis, muestro algunos esquemas. Por supuesto no son nada originales, pero a lo mejor no se ven tanto como otras disposiciones para fuentes que son más usuales. Y por si puede ser de interés para algún compañero ;-)

La clave teórica está en reducir al maximo la diferencia entre la entrada y la salida de un integrado lineal. La clave práctica está en elegir un trafo conveniente.

Disponer de un trafo con multiples salidas. Por ejemplo, 3-6-9-12-15. Con un conmutador de 5 posiciones elegimos una de las salidas en correspondencia con la tensión que deseemos, por ejemplo si necesitamos 3V podemos elegir la 'escala' de 6V, y el potenciometro de mando y regulación tipìco de la fuente se convierte ahora en un "ajuste fino" siendo el conmutador de voltajes el "ajuste basto". Con este planteamiento, se puede obtener una fuente altamente eficaz con la pureza "DC" de los reguladores lineales.

Desafortunadamente este tipo de trafos no son demasiado comunes. Más habituales son los llamados "simétricos" que son dos bobinados en el secundario, por ejemplo 6+6 V, 12+12V, 15+15 ... estos son mucho más abundantes en los comercios.

Una disposición interesante, que no se ve demasiado, es la que he adoptado con una nueva fuente que me he construido. Es una fuente que cubre desde 1.2V hasta 35-40V. Nada menos que una diferencia entre extremos de más de 30V!. Al límite de lo que permite un circuito integrado regulador como lo puede ser el LM338, ampliamente empleado y conocido.

(¿Porque una fuente de hasta casí 40V? porque estoy construyendo una fuente de taller, con pretensiónes de "universal" y nunca sabré de antemano que tensión voy a necesitar, aún aquella sea no habitual. (y de hecho asi es, ya que raramente se necesitan más de 15V, pero ... se intenta hacer las cosas lo más versátiles que se pueda).

Bien, el trafo elegido ha sido uno de 15+15V capaz de suministrar 1A por bobinado. Extremadamente común hasta en el pequeño pueblo donde somos cuatro vecinos y el apuntador.

Ahora imaginemos, pongamos que necesitamos para un dispositivo 9V y cuyo consumo sea de 500 mA. Unos númerillos de nada ... 35V en la entrada del regulador, a nivel del electrolítico(s) de filtrado - 9V regulados = unos 26V. Potencia que se pierde en calor: 26V x 0,5 A = unos nada pero nada despreciables 13W que haran calentar de lo lindo al regulador. Y que le exigirá un refrigerador voluminoso que no suele ser barato.

Ahora supongamos que en lugar de 30V a la entrada, le introducimos más o menos la mitad, unos 16V. Numerillos ... 16V - 9V = 7V diferencial, 7V x 0.5A = 3.5W. Esto ya es otra cosa! hemos cuadruplicado la eficiencia.

Es decir, podemos tener una fuente con buen rendimiento y con disponibilidad máxima en un amplio rango de tensiones.

Ello se puede lograr con este esquema de rectificación, no demasiado habitual, pensando en la máxima eficiencia. gráfico 1:



Tenemos un esquema más o menos típico de rectificación, con la salvedad que hay un par de conmutadores insertados (en realiad uno sólo doble). En la foto y por la posición del conmutador, ahora trabaja la rectificación de manera clásica a onda completa con puente de diodos. Lo de toda la vida, vamos. Las tensiones de salida es hasta unos 35V filtrados y estabilizados. En esta posición del conmutador "basto" de tensón, se usaria para cuando haya que alimentar aparatos con requerimiento superior a 18 ó 20 V, o más.

Ahora fijemonos en este otro gráfico:



Ahora, estamos trabajando a media onda, con las fases opuestas en cada bobinado, siendo tierra o la referencia cero el punto medio del secundario del transformador. Y sólo trabajan los diodos D3 y D4. La tensión que le entra al condensandor de filtrado es la mitad, unos 16V.

Ello nos valdria y sería muy adecuado para tensiones típicas de 9, 12 V (o 13.8V tensión de una bateria de coche recien cargada) que son las más comunes con un muy buen rendimiento. Sin sacrificar tensiones más elevadas que podamos necesitar. Recordemos que hablamos de tener una fuente lo más universal posible. Hay que decir, respecto a las intensidades que cuando trabajamos a 30V la corriente máxima sera de 1A. Y cuando trabajemos a 15V la corriente que podremos extraer será de 2A. El trafo es de 30W y no se le puede extraer más que esa potencia. Las igualdades de la ley de Ohm deben cumplirse siempre.

En las fuentes de emisoras de radioaficionado, que ellas solitas suelen dar unos 20A para conseguir los 100W en antena que es el 'estnadar' en las bandas de radioficionados, casi la mayoria usan el sistema de doble bobinado y dos diodos de alta potencia ya que se logra el mejor rendimiento. Las fuentes conmutadas no son recomendables para radio por el tema manido de las interferencias. Aunque incluso en este campo se estan imponiendo sobre las lineales. Tal es su avasallador éxito.

Bueno! disculpadme el tochazo, para finalizar, ya que estamos, unas fotillos de la fuente que terminé (a ratos ya que estoy de trabajo ... entre ellos el de remodelar mi entorno de trabajo, pido precisamente disculpas si en las fotos todo se ve algo enredado, todavía no he terminado). Falta serigrafiar, pero ya lo dejaré para despues. Demasiado curro todo!

Un último detalle, he usado un transofmrador toroidal de alimentación. Estos tienen ventajas sobre los clásicos, menor calentamiento (más rendimiento neto) y casí nula dispersión de campo magnético por lo que no es necesario "apantallarlos". (impedir que radie al exterior).







Salutacions compañeros!