Aprender te pone frente a lo desconocido

Cuando te enfrentas a lo desconocido juegas con negras.

jueves, 4 de noviembre de 2010

Cálculo de un regulador paralelo con un diodo zener.



La imagen muestra el regulador más sencillo que se puede construir y los valores que entran en juego. Lo que se busca es que el zener absorba las variaciones de la corriente de carga de tal forma que sobre el resistor serie haya una corriente constante. Esto garantiza una caída de tensión constante en el resistor; hecho que no protege a la carga de las variaciones de origen externo de la tensión de la fuente. Se dice que regula, pero no estabiliza.

El cálculo es bastante simple y el único factor desconocido, en principio, es la resistencia interna de la fuente. Esta resistencia es el valor de un resistor serie equivalente que da cuenta de las variaciones de tensión de la fuente ante las variaciones de carga, una manera simplificada de ver la realidad. Por ejemplo, en un circuito rectificador de onda completa con filtro capacitivo, en ausencia de corriente de carga el capacitor se verá cargado con la tensión pico, menos la caída en los diodos. Permanecerá así mientras no haya consumo. Al consumir, sale corriente del capacitor y su tensión termina cayendo. Recién cuando el valor instantáneo de la tensión alterna es mayor a la tensión de carga del capacitor en ese momento, el o los diodos conducirán, recargando el capacitor. También la corriente de carga variable hará que las resistencias de los bobinados -que no son ideales- entren en juego y así otros factores. Todo eso se resume colocando un resistor imaginario que cause el efecto observado.

El cálculo se resume en una fórmula, que se reproduce a continuación:



¿Cómo hacemos para averiguar el valor de la resistencia interna de la fuente? Bien, colocando en la fuente real dos resistores de carga de valores conocidos y midiendo las tensiones que entrega la fuente en esos resistores. Supongamos que un resistor es diez veces el valor del otro, para hacer más fáciles los cálculos. Las tesiones sobre cada resistor no serán las mismas. Si llamamos R1 a un resistor y R2 al otro, obtendremos una tensión E1 sobre el primero y otra E2 sobre el segundo. Conocemos estos valores por haberlos medido. En cada caso, habrá un resistor serie equivalente que da cuenta de la variación. Suponemos que hay una tensión fija que entrega la fuente y que la variación surge de un divisor resistivo formado por el resistor serie de la resistencia interna de la fuente y el resisor que pusimos en la carga, en cada caso:



Tenemos una "idea" de cuánto mide la tensión del generador, pero no la conocemos del todo. No obstante, es la misma en ambos casos y, entonces, podemos igualar las dos expresiones despejando Eg en los dos casos. Como dos cosas iguales a una tercera son iguales entre sí, podemos igualar las dos expresiones y buscar la manera de despejar la única incógnita que queda: la resistencia interna Ri.





La expresión encerrada entre barras indica que tomamos un valor positivo, mayor que cero, independientemente del signo que resulte de los cálculos. Si no, deberíamos preocuparnos por hacer las cuentas colocando al valor mayor en el sustraendo.

Ya tenemos todo lo necesario para determinar el mejor valor para Rs.

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