Hola a todos, quisiera aclarar ante todo, que solo soy un aficionado a la electrónica, por lo que mis opiniones no deben ser tomadas como verdades absolutas. Dicho esto, me aventuro a comentar mis conclusiones al montar esta fuente, con el único objetivo de ayudar un poco a quien, sin muchos conocimientos, lo intente igualmente. Espero llamar la atención de los verdaderos expertos del foro, para que corrigiendo mis fallos, nos permitan a todos aprender un poco más.
Comienzo por hacer el justo reconocimiento al señor “Terrazocultor”, quien en su blog y canal de youtube compartió amablemente, éste útil circuito copiándolo de una Fuente que se vendía hace algunos años. Solo que al pasar el circuito al papel, lo hizo de una forma no muy ordenada, con vueltas y revueltas, y un salto que dificultaba su comprensión y que de seguro fue la causa de errores para muchos al realizar su montaje. Por esto quisiera aportar una nueva versión del circuito, que permite una fácil comprensión de su funcionamiento (al menos para mí, de sus rasgos principales). Está basado principalmente en un esquema obtenido en este enlace:
Al cual le realicé algunas mejoras (creo).
Continuando con el tema, quisiera expresar mis conclusiones (erradas o no).
Sobre el transformador principal, que es de 24V AC – 4A, se podría remplazar por uno de 18V AC – 5A si es que no son estrictamente necesarios los 30V Máximos de la Fuente. Lo anterior para reducir el calentamiento en Q1, ya que el voltaje que no se entregue en la salida, cae principalmente en Q1 y éste valor multiplicado por la Intensidad da los Vatios en dicho transistor. Con este reemplazo obtendríamos así unos 4A hasta los 14V y un voltaje máximo de 20V a unos 0.4 A. Esto porque en mi fuente he observado que a mayor suministro de Amperios, el límite del voltaje desciende.
En cuanto a la función del transformador auxiliar de 9V AC, por el diagrama podemos ver que gracias a D6, C1, R1 y D7 conforma una fuente estable de 8,2V que se adosa por su parte positiva a la salida negativa de la fuente en el terminal derecho de R2, y por su parte negativa conecta con R3, R4 y P1. Esto permite que la base de Q5 sea lo suficientemente negativa para que la salida muestre un Voltaje tan alto como lo hayamos seleccionado en P1. En otras palabras si la salida muestra por ejemplo 10V entre las salidas Positiva y Negativa de la Fuente, el extremo inferior de R3 estará 8,2V más bajo que dicha salida negativa; por lo que el conjunto R3, R4 y P1 se encontraran entre dos puntos con una caída de 18,2V. Estos 8,2V extras hacia abajo dan un holgado margen a la base de Q5 para mantener cerrado el paso Colector – Emisor y permitir un voltaje a voluntad, por medio de P1, en la salida de la Fuente.
Gracias al esquema es fácil ver cómo Q3 ataca la base de Q2 que a su vez ataca la base de Q1, multiplicando y multiplicando la pequeña corriente inicial permitida por R11 a la base de Q3 hasta terminar en una gran corriente desde el Emisor de Q1 hacia la salida de la Fuente. También nos es fácil ver como Q4 y Q5 no son otra cosa que caminos alternos para dicha corriente pequeña de R11, que la alejan de la base de Q3 evitando el efecto Darlington descrito al comienzo, manteniendo así a Q1 como un switch abierto y por lo tanto a la Fuente sin salida.
Es decir que cualquiera de los dos transistores Q4 o Q5 que entre en conducción, causan la desactivación de Q1; y que gracias al ajuste en P2 y P1 respectivamente, elegimos el nivel en el que dichos transistores conducen, eligiendo de paso la Intensidad y Voltaje (de nuevo, respectivamente) de salida.
Es fácil ver como en la medida en que ajustemos P1 lejos de su terminal superior, estamos poniendo una mayor resistencia entre la salida de la Fuente y la base de Q5; por lo que se necesitará un voltaje mayor en la salida de la Fuente para que la base de Q5 active la base Colector Emisor. Por el contrario si P1 se ajusta en el extremo superior, la salida de la fuente no superará los 0,6V, que es lo que se necesita para activar Q5; ya que su base estaría conectada directamente a la salida de la Fuente. Todo lo anterior nos muestra porqué Q5 es el encargado de regular el Voltaje de salida.
Ahora bien, vemos como la base de Q4 está conectada aun divisor de voltaje conformado por R5 y P2, el cual se encuentra entre dos nodos: el Izquierdo, que no es otro que el negativo del puente de diodos, y el nodo derecho al final del conjunto D1 y R2.
Sabemos que una resistencia experimentara una caída de voltaje a través de sus terminales, directamente proporcional a la intensidad que la atraviese, es decir a más Amperios, mayor diferencia de potencial entre sus extremos. Por otra parte entiendo que incluso los diodos aumentan su caída de voltaje entre sus extremos, en función de la Intensidad de corriente que los atraviesa; que esos 0,6 V en los diodos de silicio no son fijos, sino que aumentan con el incremento de la Intensidad.
Por consiguiente, tanto D1 como R2, crean una caída de voltaje (con su positivo en el terminal derecho de R2) para el divisor de voltaje R5 -- P2. Así cuanto más a la derecha esté ajustado P2 se necesitará menos Intensidad a través de D1 – R2 para activar Q4 a través de su base (bloqueando Q1). Por el contrario si P2 se ajusta a su extremo Izquierdo se permitirá una mayor Intensidad de la Fuente antes de que se active Q4. Vemos la función de R5 que es la de mantener el extremo izquierdo de P2 lo suficiente mente cerca del lado positivo del conjunto D1 – R2, como para que una corriente de salida de 4A (Intensidad máxima de la Fuente) active a Q4 a través de su base y eviten la posibilidad de daños por salida excesiva de Intensidad.
Luego por todo lo anteriormente dicho vemos porqué Q4 regula la Intensidad de salida. Para finalizar:
La función de R8, R9 y R10 no me es muy clara, la verdad. Pareciera que al conectar la Base con el Emisor de su respectivo Transistor, evitaran que este entre en saturación y se mantenga mejor en su zona activa, respondiendo a los ajustes de los potenciómetros. Ojalá los expertos nos dieran luces al respecto.
De cualquier forma, sus valores no me parecen críticos; más aún, ya que en mi caso el transformador principal usado no era de 24V AC sino menor, decidí aumentar el valor de cada una, además reduje el valor de R11; todo para aumentar el flujo de corriente a través de Q3 – Q2 – Q1.
Si deciden usar doble Q1 entonces R10 deberán ser de 100 Ohmios pues habrá 2 en paralelo.
R6 solo las usaremos si optamos por doble Q1 y serán de 0,22 Ohmios 5Vatios.
Sería bueno deja R2 de 0,3 Ohmios como mínimo para garantizar suficiente voltaje para activar Q4.
D8 es opcional tanto para Q1 sencillo o Doble, su función es proteger Q1 de corrientes inversas generadas por cargas inductivas: relés, motores y bobinas en general.
El valor de R4 no me parece tan crítico; lo importante es que al hacer el ajuste inicial de voltaje (que es lo primero que debemos hacer y con la salida de la Fuente sin carga alguna y con P2 a casi mínimo, ver gráfico naranja en el esquema) la graduemos de tal forma que obtengamos el voltaje esperado, es decir de acuerdo al transformador principal usado.
El valor de P2 puede ser 1k sin problemas (con R2 0,3 Ohmios), y R5 puede ser calculada por ensayo error. Se recomienda ser cuidadosos al ajustar los potenciómetros en la etapa de configuración de la Fuente, guíense por las indicaciones naranjas en el esquema, no ajustar P2 a máximo si R5 tiene un valor muy bajo, si antes de llegar P2 a tope máximo ya tenemos 4A a la salida de la Fuente, entonces aumentar el valor de R5 y probar hasta que el Máximo en realidad sean los 4A; la anterior prueba se realiza con la fuente en corto y comenzando con P2 en mínimo, P1 debe estar en un ajuste bajo aunque el voltaje de salida sea prácticamente 0V por estar en corto la salida de la Fuente.
No olvidar los disipadores grandes para Q1 y uno mediano para Q2.
Los diodos D1, D2 – D5, y D8 preferiblemente de 10 A; estos son los que yo he usado y con 3 A ya empiezan a calentar, luego si los usan de menos capacidad estarán generando calor continuamente. D6 con una capacidad de 1 Amperio estaría más que bien.
Se ha recomendado por algunos foristas, utilizar un cableado adecuado para la parte Positiva de la Fuente que maneja la entrega de Intensidad desde el puente de diodos hasta la salida, pasando por Q1, etc. pero se les olvida recomendar el mismo cableado adecuado para la parte Negativa, pasando por R2 y D1; pues la misma intensidad recorre ambos trayectos, que por algo hablamos de "circuito" eléctrico. El Zener D7 puede ser de ½ Vatio. El amperímetro va en serie con la salida positiva de la Fuente. El voltímetro va en paralelo con las salidas de la Fuente.
Los valores de los componentes en general ya se han publicado en esquemas anteriores, si usted ha comprendido en términos generales el funcionamiento de ésta Fuente, podrá variar los componentes necesarios de acuerdo a sus necesidades.
Es fácil conseguir los siguientes transistores:
Q1: 2n3055
Q2 y Q3: 2SD401 que soporta 2 A
Q4 y Q5: 2N3904
