Reguladores de Voltaje 78XX en la práctica

Fogonazo

Exorcista & Moderador eventual
#1
Todos (O casi todos) conocerán a los reguladores de voltaje de 3 patas tipo 78XX como componentes prácticos y fáciles de emplear.
Hay, sin embargo algunos detalles a considerar para obtener los mejores resultados.
En algunos casos la práctica es tan importante como la teoría, de esto se trata el artículo.



Figura 1: Circuito típico con un regulador de voltaje de la serie 78XX.

Desde su introducción, los reguladores de voltaje de 3 patas desplazaron rápidamente a sus colegas construidos con componentes discretos.
Y por una buena razón, ¿ Por qué hacerlo difícil si con un solo componente bastará ?
Estos reguladores están disponibles para prácticamente cualquier voltaje de salida deseado y el funcionamiento de la serie 78XX es por lo general más que adecuado para la mayor parte de los usos.
Además en caso de equivocación, están protegidos térmicamente y por sobrecarga
La única exigencia de esta serie es que el voltaje de entrada (Sin regular) deberá ser al menos 3V superior al de salida, de otra manera el circuito de regulador no puede hacer su trabajo correctamente.
Estos reguladores 78XX son componentes básicos prácticos, necesitan poca superficie sobre las placas de impreso y no requieren casi ningún caso componentes externos.
El esquemático de una fuente de tensión estabilizada que emplea uno de estos reguladores será por lo general al esquema de la Figura 1.
El voltaje de salida de transformador es rectificado con un puente de diodos y alisado por el condensador C1.
C2 y C3 mejoran la estabilidad del regulador así como su respuesta a los transitorios, mientras C4 actúa como el “parachoques” local (La reserva de energía) para la carga conectada.
Ahora bien, ¿Para que sirve cada componente particular en el modelo estándar?
Para aclarar esta duda re-dibujamos la versión general en la Figura 2



Figura 2: Estamos de acuerdo, el esquema ya no es tan prolijo como antes, pero indica mejor el objetivo de cada componente.

Por ejemplo, el condensador C1 debería ser colocado tan cerca como sea posible del puente rectificador.
C2 y C3 deberían unirse directamente a la entrada y la salida del regulador.
C4 debería colocarse lo más cercano a la carga que fuera posible.
Por último pero no menos importante es que todas los retornos (0 V) se encuentren unidos en un solo punto (Punto frió) y este se encuentre lo más cercano posible al condensador de salida.
La estabilidad, el rechazo a la ondulación y el comportamiento ante transitorios del regulador son mucho mejores ahora que en el esquema de la figura 1 colocando correctamente los mismos componentes en la PCB.
Un comentario acerca del valor de los condensadores.

En la práctica, un valor de 100 nF tanto para C2 como para C3 parece trabajar bien.
El valor de C4 electrolítico no es realmente crítico y por lo general varía entre 10 uF y 47 uF, dependiendo de la corriente de salida.
La siguiente regla práctica básica puede ser aplicada para calcular el valor del condensador de filtro principal:
C1: El valor en uF debería ser al menos igual, pero preferentemente un factor de 2 veces mayor, que la corriente en mA. Así tomando 1000 mA en el ejemplo de la Figura 2, llegamos a un valor de 1000 uF o 2200 uF.

Dos resistencias adicionales
Aunque el fabricante no lo mencione, nosotros (Elektor) llegamos a la conclusión de que se puede mejorar el funcionamiento de la serie 78XX sobre el esquema estándar mediante unas pequeñas modificaciones
Esto se pone de manifiesto en una mejor respuesta a los transitorios cuando la carga varía rápidamente. La reforma no implica más que la adición de dos resistencias de serie para C2 y C4.
El Condensador C3 puede ser omitido sin la pérdida de calidad y C4 es aumentado según el valor de la Figura 3

El cambio no responde a rigor científico alguno, pero las mejoras se perciben fácilmente. Una teoría posible es que los condensadores y los trazos en la PCB, en ciertas circunstancias, pueden formar lazos LC que pueden llevar a una oscilación y hacer que el regulador de voltaje reaccione más despacio a transitorios.
Una pequeña resistencia de serie puede tener un efecto beneficioso.
La marca del regulador también puede desempeñar un papel importante en el comportamiento general.



Figura 3. La adición de dos resistencias puede mejorar la respuesta transitoria en ciertas circunstancias.

Incluso aunque los efectos benéficos de las resistencias en serie no puedan ser comprendidos ni visualizados en todas las circunstancias, seguramente merece el esfuerzo para experimentar con esto.
El coste es prácticamente insignificante y si este método simple realmente mejora el comportamiento dinámico del regulador, entonces esto es una ventaja bienvenida.
Los valores para R1 y R2 son difíciles de calcular (Se hace por prueba-error).
En el prototipo del autor, construyo alrededor de los 7812, con los valores mostrados en la Figura 3 fueron los que dieron la mejor perfomance.

Por experimentación aparece el siguiente resultado cuando el valor del electrolítico C4 es aumentado, la resistencia R2 debe ser más pequeña.
El valor de R1 es menos crítico.

El consejo: Inténtelo con la práctica.

Fuente: Traducción de un articulo de Elektor
 

Fogonazo

Exorcista & Moderador eventual
#2

Reguladores de voltaje simples Funcionamiento real

Introducción

Todos sabemos lo importante que es la estabilidad del carril de corriente es para el comportamiento y cualidades audibles de un circuito amplificador (o ADC, DAC, o generador de reloj, para el caso).
En consecuencia, ningún diseño de circuitos de audio puede considerarse completa si la atención requerida no se ha ido a su fuente de alimentación.
Por desgracia, al igual que existen numerosas topologías de amplificador hay un Myryad de los circuitos del regulador de tensión. Pero lo que falta en el leer y escribir es una comparación objetiva de ellos.
Esto es lo que esta serie de artículos se trata, y yo nos impulsó a iniciar este por tres eventos principales.

Uno: En el último año se ha hablado mucho sobre la regulación de tensión para aplicar en circuitos, cada ves mas complejos y mas caros.
Quería probar el mismo para los reguladores simples, y baratas,.

Dos: He encontrado el tiempo para construir un tablero práctico que contiene una copia de mi preamplificador de línea regular, los circuitos de los cuales se puede alimentar desde cualquiera de los cinco o seis tipos de regulador voltahe sobre el mismo tablero, puente seleccionable.

Tres: haber adquirido una tarjeta de sonido decente (en realidad una caja externa con conexión USB) para mi portátil, ahora soy capaz de hacer mediciones.

La alimentación de tensión ideal

Una tensión de alimentación debe ser "perfecta", que cualquier libro de texto electrónico que le indicará de una manera no muy sutil significa que tiene una impedancia de salida cero y no hay límites actuales.
Esto está muy lejos de la realidad, por lo tanto, la siguiente lista de requisitos que son deseables en las fuentes de alimentación de audio:

Impedancia de salida baja
Buen comportamiento en un amplio ancho de banda, mucho más allá de audio, es decir, por lo general de 100 kHz a 1 MHz
Impedancia de salida lineal, o, bajo distorsión de la señal - en su caso - presente en los carriles
Baja interacción entre los reguladores de suministro de circuitos adyacentes
Bajo nivel de ruido de salida, es decir carente de cualquier componente de corriente alterna autogenerada

Empiezo esta serie con este artículo sobre el ruido de salida medida de distintos reguladores (y dos tipos de pilas!).
En próximas entregas vamos a ver la impedancia de salida del regulador, y la forma en que este reacciona con condensadores en el tablero, y si el tiempo y los recursos lo permiten, el regulador de linealidad / distorsión, y por último, las pruebas de escucha.

Configuración del sistema

Como se ha dicho, el dispositivo bajo prueba es un amplificador de línea estéreo, utilizando amplificadores operacionales en la configuración Jung AD744 / LM6181 clásica dando 10 dB de ganancia, cada canal corriendo sus propios +/- 12V, regulados.
Hasta cinco estilos diferentes de regulador de voltaje están presentes, todos ellos alimentados desde un suministro externo pre regulado +/- 21V (de hecho un Trichord Dino +).


Un rail positivo y otro negativo de este preamplificador están conectados permanentemente a un preamplificador sentido y ADC, que en conjunto conforman el sistema de medición.
El amplificador de detección (en realidad un NE5532 en lugar de la TL072 en el esquema) proporciona una ganancia de 40 dB a la "señal" línea de voltaje de manera que se levante cualquier ruido en él por encima del ruido del sistema de la configuración de la medición.
El ADC es un sistema de grabación digital 26 USB Terratec Fase, conectado a mi PC, y funcionando a 44,1 de 16 bits, a pesar de que es un 96 kHz "24" bit ADC.


El gráfico de arriba es el ruido del sistema con entradas puestas en cortocircuito.
El pico de ruido a 10 kHz es un artefacto de la ADC Terratec que puede estar relacionado con el hecho de que se alimenta de forma permanente desde el bus USB del ordenador portátil (planeo construir su propia fuente de alimentación de calidad).
Al principio, estaba muy decepcionado por esta propiedad de la Fase 26, como muy contrarios al bien extendidas Soundblaster-tipo de tarjetas de sonido éste debería ser un ADC de ajuste de grabación de calidad para su uso en estudios de proyectos: su norma de construcción es a la par de ecualizadores digitales para las habitaciones ejemplo de Behringer.
Por otra parte, este ruido es generalmente no audible, y puede actuar bien como tramado durante la grabación, por lo que estoy bueno de esto ahora, gracias.

La marca "0 dB 'en los espectros corresponde a un nivel de 2,100 mV RMS en la entrada del ADC, o, teniendo en cuenta la ganancia de 40 dB del amplificador de detección, 21 mV como se detecta en los carriles de alimentación bajo prueba.
Un nivel de -60 dB corresponde entonces con 21 uV ruido medidos a una frecuencia dada.

Regulador Serie LM317 / LM337


El esquema anterior comprende casi cualquier cosa se puede poner alrededor de la LM317 ubicua positivo regulador de 3 pines (LM337 para tensiones negativas, 117 y 137 versiones militares).
El circuito básico prescinde del filtro de entrada R19 / C10, y el condensador de derivación pasador de ajuste C9.
El filtro de entrada es sólo para supresión de onda, lo que vamos a ignorarlo por el momento. Vamos a empezar con una mirada a la LM317 / 337 como se emplea sin condensador de ajuste, en cuyo caso se acerca bastante a esos otros stallwarts de 3 terminales, el 78 y el 79 de la serie de la serie de reguladores de voltaje fijo.


En el gráfico de arriba de la traza de color rosa es el espectro de ruido de salida de nuestra fuente de alimentación de 12V LM317, y el trazo azul es el de la alimentación negativa LM337. En ambos carriles se utiliza un condensador de 220uF Rubycon ZL, un ELCAP de calidad media con una VSG de alrededor de 75 mili-ohmios. Tanto el 317 y 337 se utilizaron sin tapa de derivación de ajuste.

¿Qué podemos decir, sino que el ruido de salida es bastante alto, alrededor de 250 uV RMS sobre el ancho de banda de 20 kHz, y quizás más importante, los espectros de ruido difieren notablemente entre ambas polaridades. Acoplar el amplificador de detección a mi Ciro Una integrada y la escucha con AKG K-400 auriculares reveló un fuerte rugido constante, muy diferente en el timbre entre 317 y 337. Con todo bastante horrible, esto.


Pero las cosas se ponen aún más interesante. Ver, el comportamiento de un LM317 depende mucho de la capacidad en su salida.
Por encima de parcela se hizo con una gorra de 4.7uF Rubycon ZA (un componente de impedancia ultra baja similar a OSCON de Sanyo, 540mOhms ESR) sustituido por uno 220uF. Este valor mucho más bajo de la capacitancia reacciona con el aumento de la impedancia de salida de 317 y crea un pico de ruido muy agudo en alrededor de 8 kHz.


Sustitución de la 4.7uF C ahora con una 22uF reduce la frecuencia y la amplitud del pico de ruido, aunque todavía está allí (es incluso allí con la tapa 220uF, si se mira de cerca). El LM337-lado negativo tiene una tendencia similar a un pico, pero es mucho menos pronunciado que con su hermano.

Estos picos de ruido son potencialmente perjudiciales cuando la alimentación de los circuitos de amplificación con el rechazo de suministro de baja potencia, es decir, feedbackless circuitos de transistor / FET e incluso cuando se emplean a OPAMPs alta ganancia.
Por otra parte la naturaleza de este fenómeno pico indica problemas con la estabilidad, lo que podría ser incluso peores noticias.

Usted no va a leer sobre esto en estos reguladores hojas de datos, pero se ha documentado en artículos tales como Erol Dietz ' "La comprensión y la reducción de tensión de ruido de Reguladores 3-terminal de tensión", Electronic Design (emitir desconocido), y Steven Sandler " Destapa especias Regulador-Problemas de estabilidad ", Ingeniería personal, agosto de 1998. a partir de estos también se aprenderían que la inductancia de salida de un LM317 varía con su corriente de salida, y por lo tanto que el pico de ruido por encima de la carga es la variante para arrancar. Justo lo que necesitábamos: un generador de ruido de la señal modulada-!

Algunos fabricantes, en particular LFD, se sabe que sigue estos tipos de reguladores con graves filtros de paso bajo RC. En una phonostage vi los 7912s / 7812 siguieron con 75 ohmios y 2200uF, si no recuerdo mal. Este debe tener cuidado de que el ruido, aunque a expensas de la impedancia de salida del regulador.


Vamos a poner de nuevo el condensador de salida 220uF, a continuación, pasar por el pasador de ajuste, en nuestro caso con un 22uF ZL. Y lo que sucede? El ruido se reduce diez veces con alrededor de 20 dB. Mucho mejor, aunque en los auriculares estas líneas de tensión todavía suenan más bien "roary '.


¿Subsistiría ruido en horas pico? De nuevo con el 220uF C, y con la temida 4.7uF ZA. El resultado? Véase más arriba: el pico casi ha desaparecido, y se movió hacia arriba en la frecuencia hasta más allá de 20 kHz. Como un aparte, nuestra 317 ahora se comporta casi la misma que la 337.


Por lo demás mediciones de un caso particular: tanto los reguladores tienen sus clavijas de ajuste anuladas, pero no hay tapas de salida actual. El 317 mantiene su relativamente bajo nivel de ruido, pero el 337 pasa por el techo.
 
#3
Sr Fogonazo la semana pasada hice una fuente de +5v y otra de +12volt y-12volt. y tengo el siguiente problema.
En la fuente de 5V no tengo exactemente 5V sino que 5.7volt y eso que uso un regulador 7805. Saqueme de una duda este problema ¿se deberá a que uso condensadores electrolíticos de 2200uf y dos de 1uf?
Y en el caso de la fuente de +12volt no tengo +12vol sino 7Volts; y en la de -12volt bota -14volt. Gracias por su ayuda. y lo mismo que el anterior¿Será por los condensadores electroliticos que uso?

le adjunto mi circuito
 

Fogonazo

Exorcista & Moderador eventual
#4
waarfactor dijo:
Sr Fogonazo la semana pasada hice una fuente de +5v y otra de +12volt y-12volt. y tengo el siguiente problema.
En la fuente de 5V no tengo exactemente 5V sino que 5.7volt y eso que uso un regulador 7805. Saqueme de una duda este problema ¿se deberá a que uso condensadores electrolíticos de 2200uf y dos de 1uf?
Y en el caso de la fuente de +12volt no tengo +12vol sino 7Volts; y en la de -12volt bota -14volt. Gracias por su ayuda. y lo mismo que el anterior¿Será por los condensadores electroliticos que uso?

le adjunto mi circuito

1) NO soy Sr. Fogonazo, solo Fogonazo, de la otra forma suena demasiado formal.
2) El circuito no apareció.

Los reguladores de la linea 78XX poseen una tolerancia.
Por ejemplo el LM7805 podría entregar entre 4,8 y 5,2VCC y sería correcto.
Si te da 5,7V algo anda mal, cuando publiques tu esquema vemos.
Revisa el correcto conexionado de los reguladores según el datasheet
 
#5
waarfactor dijo:
Sr Fogonazo la semana pasada hice una fuente de +5v y otra de +12volt y-12volt. y tengo el siguiente problema.
En la fuente de 5V no tengo exactemente 5V sino que 5.7volt y eso que uso un regulador 7805. Saqueme de una duda este problema ¿se deberá a que uso condensadores electrolíticos de 2200uf y dos de 1uf?
Y en el caso de la fuente de +12volt no tengo +12vol sino 7Volts; y en la de -12volt bota -14volt. Gracias por su ayuda. y lo mismo que el anterior¿Será por los condensadores electroliticos que uso?

le adjunto mi circuito
La variacion que tienes en el voltaje no tiene nada que ver con los condensadores electroliticos.
Yo intentaria medir la tension con un polimetro diferente.
 
#6
Psss a mi me habia surgido el mismo incoveniente..! A la salida me daba 5,2 V y me extrañe.. pero luego lei sobre la toleracia..! Pero de resto estos artilugios son excelentes..!
 
#7
waarfactor dijo:
Sr Fogonazo la semana pasada hice una fuente de +5v y otra de +12volt y-12volt. y tengo el siguiente problema.
En la fuente de 5V no tengo exactemente 5V sino que 5.7volt y eso que uso un regulador 7805. Saqueme de una duda este problema ¿se deberá a que uso condensadores electrolíticos de 2200uf y dos de 1uf?
Y en el caso de la fuente de +12volt no tengo +12vol sino 7Volts; y en la de -12volt bota -14volt. Gracias por su ayuda. y lo mismo que el anterior¿Será por los condensadores electroliticos que uso?

le adjunto mi circuito
Buenas, los reguladores como te han dicho tienen una tolerancia, pero en ningún caso pasa de 0.5 o 0.6 volt hacia abajo o hacia arriba de la tensión nominal. lo de 7.5 y 14...me huele a que están mal montados o estropeados ...ooo estas midiendo mal
 
#9
A quien le pueda interesar:
A veces suele ocurrir,que una mala conexion en la patilla de masa,eleva la tension del 78xx.
Por lo cual se deben limpiar muy bien, tanto las patillas como las pistas de cobre de la PCB.
Un saludo.
 
#10
Trinquete dijo:
A quien le pueda interesar:
A veces suele ocurrir,que una mala conexion en la patilla de masa,eleva la tension del 78xx.
Por lo cual se deben limpiar muy bien, tanto las patillas como las pistas de cobre de la PCB.
Un saludo.
Es totalmente cierto, y ademas no hay que confiar en que la masa la hace por el tornillo de refrigeración, poner siempre una toma soldada en la patilla, pues estos reguladores tienen su tensión mínima de referencia cuando están perfectamente conectados con cero de resistencia, al subir esta también elevan la tensión de salida
 
#11
sabian que colocando diodos entre la pata de enmedio y la gnd se puede variar el voltaje de salida de los reguladores ? es decir para un regulador de 5 se pueden obtener 5.7volts dc.

otra pregunta, porque no existiran (que yo sepa) reguladores con salida a 3 volts?
 
#12
armandolopezmx dijo:
sabian que colocando diodos entre la pata de enmedio y la gnd se puede variar el voltaje de salida de los reguladores ? es decir para un regulador de 5 se pueden obtener 5.7volts dc.

otra pregunta, porque no existiran (que yo sepa) reguladores con salida a 3 volts?

Buenas, si a si es los reguladores en la pata de aj (que no siempre es la del centro) puedes ir subiendo la salida no solo con un diodo sino con un potenciometro por ejemplo de 470 o 1 K y regulas a lo alto. o su valor equivalente en fijo

Y de lo de 3 voltios si que hay el LM317 te da una salida desde 1.5v a 50 mas o menos siempre dependiendo de la tensión de entrada, te paso un enlace de este CI y su aplicación practica

http://perso.wanadoo.es/chyryes/tutoriales/fuentes14.htm

un saludo
 
#13
Precisamente este circuito.....

Necesito una fuente de alimentacion de 12V. Me ha ayudado mucho el esquema de arriba para corregir fallos que he tenido al montarla (en el proteus).

El problema es el siguiente: Cuando en proteus conecto la fuente de alimentación con el circuito de activación del relé los voltimetro se vuelven "locos".

Ocurre que al realizar la conexión, tanto el volt de la fuente como el del relé tienen caidas de votage desde 12 hasta aprox5. El voltage cae, va subiendo deprisa y vuelve a caer....

Le he estado dando vueltas al asunto y he llegado a la conclusión de que me faltan conocimientos (muchos aun) para conseguir solventar el problema.

Alguien me podria ayudar?
 

Adjuntos

#15
La pata va a gnd por defecto..(el programa esconde los pins automaticamente). He comprovado los pins escondidos, y efectivamente esta conectado a GND. Sigo con el mismo problema.


Saludos
 
#17
Vcc esta igual que gnd por defecto en el programa. Los he comprovado los dos, vcc=5V i gnd es la masa comun.


Os comunico que el problema estaba en la simulacion. Aun así, creo que voy a tener que repasar algun tutorial. En generador del proteus habia una opcion que ponia current surce... o algo asi. Le di a ver que pasaba y con casualidad o suerte, funciono todo bien.

De ahí deduzco (no se si bien o mal) que el generador solo da corriente si se lo especificas. Pero bueno en cualquier caso, este tema ya dejó de ser una preocupación del hilo principal. Ahora se resuelve de otra forma.

Gracias de todos modos por los aportes que haveis echo. Espero que la solución al problema os aya aportado algo.


saludos
 
#18
Hola

A ver si podeis ayudarme con esto:

Me hice un fuente simétrica variable hace tiempo y ahora le he puesto un voltimetro para ver el valor, la cuestion es que para alimentar el voltímetro he puesto un 7809 desde la entrada del "circuito regulador" pero si le pongo la masa (al 7809) no me lee y si la quito me hace una lectura erronea, en cambo si cojo alimentacion desde otro sitio(otra fuente o una plia) funciona bien.

Como puedo hacer para alimentar el voltimetro desde el mismo transformador?

gracias
 
#19
Hola.
No debes usar la misma fuente de alimentación para polarizar el voltímetro y la fuente que vas a medir, en otras palabras, la fuente del voltímetro debe ser independiente.
Chao.
elaficionado.
 
#20
Fogonazo ! me encantaria saber si viene algun 7812 que soporte 3A o 4A, en realidad necesito que aguante 3 A pero bueno, que aguante 4 A me dejaria mas tranquilo. Imagino que si viene, debe ser tipo TO-3. Estuve buscando pero los unicos datasheet que encontré eran de T-220 y solo aguantaban 1,5A.

Desde ya muchas gracias...
 

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