La fuente de alimentación recibida en el extremo de la carga o del consumidor tiene fluctuaciones en los niveles de voltaje debido a cargas irregulares o condiciones basadas en la red eléctrica local. Estas fluctuaciones de voltaje pueden provocar la reducción de la vida útil de los aparatos eléctricos y electrónicos del consumidor o daños a las cargas. Por lo tanto, se requiere proteger las cargas de sobre y bajo voltaje o necesidad de proporcionar un voltaje constante a las cargas y mantener estabilidad en el voltaje del sistema utilizando la técnica de regulación. La regulación de voltaje se puede definir como mantener un voltaje constante o mantener el nivel de voltaje de un sistema dentro de límites aceptables en una amplia gama de condiciones de carga y, por lo tanto, los reguladores de voltaje se utilizan para la regulación de voltaje. Para la regulación de voltaje lineal, y ocasionalmente se usa un regulador de voltaje LM317 ajustable en el que se pretende el voltaje no estándar.
¿Qué es el regulador de voltaje?
La regulación de voltaje en un sistema de suministro de potencia se puede lograr utilizando un dispositivo eléctrico o electrónico llamado reguladores de voltaje. Existen diferentes tipos de reguladores de voltaje como los reguladores de voltaje fijo y los reguladores de voltaje variable. Estos se subdividen nuevamente en muchos tipos como reguladores de voltaje electrónicos,Electromecánicoreguladores, reguladores automáticos de voltaje, reguladores de voltaje lineal, reguladores de conmutación, reguladores de voltaje LM317, reguladores híbridos, reguladores SCR, etc.
Regulador de voltaje
Regulador de voltaje LM317
Regulador de voltaje LM317
Es un tipo de regulador de voltaje lineal positivo utilizado para la regulación de voltaje, que fue inventado por Robert C. Dobkin y Robert J. Widlar mientras trabajaban en National Semiconductor en 1970. Es un regulador de voltaje ajustable de tres terminales y es fácil de usar porque para establecer el voltaje de salida se requieren solo dos resistencias externas en el circuito regulador de voltaje LM317. Se utiliza principalmente para la regulación local y en tarjeta. Si nos conectamos una resistencia fija entre la salida y el ajuste del regulador LM317, el circuito LM317 se puede utilizar como regulador de corriente de precisión.
Circuito regulador de voltaje LM317
Los tres terminales son el pin de entrada, el pin de salida y el pin de ajuste. El circuito LM317 se muestra en la siguiente figura es un tyConfiguración pical del diagrama del circuito del regulador de voltaje LM317, incluidos los condensadores de desacoplamiento. Este circuito LM317 es capaz de proporcionar variables Fuente de alimentación DC con salida de 1A y regulable hasta 30V. El circuito consta de una resistencia de lado bajo y una resistencia de lado alto conectadas en serie formando un divisor de voltaje resistivo que es un circuito lineal pasivo que se usa para producir un voltaje de salida que es una fracción de su voltaje de entrada.
Los condensadores de desacoplamiento se utilizan para desacoplar o evitar el acoplamiento no deseado de una parte de un circuito eléctrico de otra parte. Para evitar el efecto del ruido causado por algunos elementos del circuito sobre los elementos restantes del circuito, condensadores de desacoplamiento en el circuito se utilizan para abordar el ruido de entrada y los transitorios de salida. Se utiliza un disipador de calor con el circuito para evitar que los componentes se sobrecalienten debido a una mayor disipación de energía.
Circuito regulador de voltaje LM317
Características
Hay algunas características especiales del regulador LM317 y algunas son las siguientes:
- Es capaz de proporcionar un exceso de corriente de 1,5 A, por lo que se considera conceptualmente como un amplificador operacional con un voltaje de salida que varía de 1,2 V a 37 V.
- El circuito regulador de voltaje LM317 consta internamente de protección de sobrecarga térmica y corriente de cortocircuito que limita la constante con la temperatura.
- Está disponible en dos paquetes como paquete de transistor de 3 conductores y montaje en superficie D2PAK-3.
- Se puede eliminar el almacenamiento de muchos voltajes fijos.
Funcionamiento del circuito del regulador de voltaje LM317
El regulador LM317 puede proporcionar un exceso de corriente de salida y, por lo tanto, con esta capacidad, se considera conceptualmente como un amplificador operacional . El pin de ajuste es la entrada inversora del amplificador y para producir un voltaje de referencia estable de 1.25 V, se utiliza un voltaje de referencia de banda prohibida interna para configurar la entrada no inversora.
El voltaje del pin de salida se puede ajustar continuamente a una cantidad fija usando un divisor de voltaje resistivo entre la salida y la tierra, que configurará el amplificador operacional como un amplificador no inversor.
Se utiliza un voltaje de referencia de banda prohibida para producir un voltaje de salida constante independientemente de los cambios en la energía de suministro. También se denomina voltaje de referencia independiente de la temperatura que se usa con frecuencia en circuitos integrados.
El voltaje de salida (idealmente) del circuito regulador de voltaje LM317
Vout = Vref * (1+ (RL / RH))
Se agrega un término de error porque algo de corriente de reposo fluye desde el pin de ajuste del dispositivo.
Vout = Vref * (1+ (RL / RH)) + IQR
Para lograr una salida más estable, el diagrama del circuito del regulador de voltaje LM317 está diseñado para hacer que la corriente de reposo sea menor o igual a 100 microamperios. Por tanto, en todos los casos prácticos, se puede ignorar el error.
Si reemplazamos la resistencia de lado bajo del divisor del diagrama del circuito del regulador de voltaje LM317 con la carga, entonces la configuración resultante del regulador LM317 regulará la corriente a una carga. Por lo tanto, este circuito LM317 puede tratarse como Circuito regulador de corriente LM317.
Regulador de corriente LM317
La corriente de salida es la caída de voltaje del voltaje de referencia a través de la resistencia RH y se da como
La corriente de salida en el caso ideal es
Yo fuera= Vref / RH
Teniendo en cuenta la corriente de reposo, la corriente de salida se da como
Yo fuera= (Vref / RH) + IQ
Estos reguladores de voltaje lineal LM317 y LM337 se utilizan con frecuencia en Convertidor DC-DC aplicaciones. Los reguladores lineales naturalmente consumen mucha corriente a medida que suministran. La potencia producida debido a la multiplicación de esta corriente con la diferencia de voltaje entre la entrada y la salida se disipará y desperdiciará en forma de calor.
Debido a esto, se requiere considerar el calor para un diseño significativo y conduce a la ineficiencia. Si la diferencia de voltaje aumenta, la energía desperdiciada aumentará y, a veces, esta energía desperdiciada disipada será mayor que la energía suministrada.
Aunque esto es insignificante, pero como los reguladores de voltaje lineal con algunos componentes adicionales es una forma simple de obtener un voltaje estable, debemos aceptar esta compensación. Los reguladores de voltaje de conmutación son una alternativa para estos reguladores lineales, ya que estos reguladores de conmutación son generalmente más eficientes, pero requieren más componentes para diseñar y, por lo tanto, necesitan más espacio.
Espero que este artículo brinde un breve resumen sobre el funcionamiento del circuito regulador de voltaje LM317. Además, para cualquier aclaración sobre el reguladores de voltaje y sus aplicaciones , no dude en contactarnos publicando sus comentarios o consultas en la sección de comentarios a continuación.
