1 Reguladores de voltaje. Clasificación 2 Referencia de voltaje: zener, “bandgap” 3 Regulación de voltaje en serie 4 Protección para Reguladores de voltaje 5 Reguladores de voltaje monolíticos 6 Reguladores de conmutación
Reguladores de voltaje monolíticos
Los reguladores de tensión monolíticos comprenden a una gran variedad de CIs. Contienen una referencia de tensión, un amplificador-comparador de error, dispositivos de control y circuitería de protección, todo ello en un simple circuito monolítico.
Proporcionan una tensión de salida fija positiva (reguladores de tensión positivos), fija negativa (reguladores de tensión negativos) o ajustable a través de potenciómetros.
11.3.1.- Reguladores de tensión fija tri-terminal
Los reguladores de tensión típicos de tres terminales tienen un terminal para la entrada no regulada (IN), la salida regulada (OUT) y tierra (COMMON) y están ajustados para proporcionar una tensión de salida constante tal como +5V o +15 o –15V.
Dentro de esta categoría se encuentra la serie µA78XX (positivos) oµA79XX (negativos) de Fairchild. Los dos últimos dígitos indicados por XX indican la tensión de salida y pueden ser 05, 06, 08, 12, 15, 18 y 24 v. Las versiones de baja potencia son accesibles en encapsulados de plástico y las de mayor potencia en encapsulados tipo TO-03 y TO-220 metálicos con corrientes de salida superiores a 1 A.
Otros ejemplos de reguladores son el LM340 y LM320 de National Semiconductor, serie MC79XX de Motorola y el LT1003 de Linear Technology, este último proporciona 5V y 5A de salida. Las figuras 11.9.a y 11.9.b describen dos ejemplos de utilización del regulador de tensión fija µA7812 y µA7912 para obtener tensiones de salida reguladas de + y -12 V, respectivamente. Los condensadores C1 y C2 mejoran la respuesta transistoria del regulador. Cuando el regulador se encuentra a cierta distancia del rectificador, C1 se desdobla en dos, uno conectado a la salida de los diodos y otro conectado a la entrada del regulador (valor de 0.1 a 1µF) para evitar oscilaciones no deseadas.
Los reguladores ajustables de tres terminales permiten ajustar la tensión de salida a partir de resistencias externas conectadas al terminal denominado ADJUSTMENT o ADJ. Uno de los más populares productos de este tipo es el LM317 (positivo) y LM337 (negativo) de National Semiconductor capaces de proporcionar hasta 1.5 A de corriente de salida. Otros ejemplos de reguladores de tensión ajustables tri-terminal son: LM338 de National Semiconductor cuya corriente de salida alcanza los 5 A, LT1038 de Linear Technology y LM396 de 10 A de National Semiconductor. En la figura 11.10 se presenta una aplicación típica del LM317.
El LM317 posee internamente una referencia de tensión tipo “bangap” que proporciona una VREF=1.25 V (typ) entre los terminales OUT y ADJ y está polarizado por una fuente de corriente estable de IADJ = 65µA (typ). Analizando este circuito fácilmente se comprueba que:
Una buena aproximación es considerar que la corriente IADJ (65µA) es muy inferior a las corrientes (mA) que circulan por las resistencias R1 y R2. Luego, la ecuación 11.6 se transforma en
Variando R2 Vo puede ser ajustado a cualquier valor dentro del rango 1.25V ≤ Vo ≤ 30 V. Los reguladores de tensión duales (dual tracking regulators) proporcionan doble tensión de salida idóneas para alimentar OAs, convertidores, etc. Las dos tensiones de salida son de igual magnitud y polaridad opuesta que mantiene su simetría para diferentes requerimientos de carga. Un ejemplo es el popular RC4195 de Raytheon (RC4194 es la versión ajustable) con una tensión de salida de ±15 V.
11.3.3.- Especificaciones de los reguladores de tensión
A continuación se describen algunas especificaciones de los reguladores de tensión que aparecen en las hojas de características:
– Regulación de línea ( regulation). La regulación de línea es una medida de la capacidad del circuito para mantener la tensión de salida bajo condiciones de variación de la entrada. En el caso de reguladores de tensión, la entrada se obtiene generalmente a partir de la señal de la red y tiene un rizado significativo. Si la tensión de entrada de baja calidad es Vi y la tensión de salida estabilizada es Vo, la regulación de línea (Regline) se define como:
– Regulación de carga (load regulation). La regulación de carga es una medida de la capacidad del circuito para mantener la tensión de salida, aunque cambie la corriente IL absorbida por la carga. Si el circuito fuera una fuente de tensión ideal, su salida debería ser independiente de IL. Por tanto, la regulación de la carga está directamente relacionada con la resistencia de salida equivalente del circuito. La regulación de carga (Regload) se define como:
Donde VNL es la tensión de salida sin carga y VFL es la tensión de salida a máxima carga.
- Tensión de referencia (reference voltage). Tensión de referencia del regulador utilizada para ajustar la tensión de salida.
- Corriente de ajuste (ajustment pin current). Corriente de salida por el terminal ADJUSTMENT.
- Corriente de salida mínima (miminum output current). Corriente mínima de salida por el terminal OUT. Esta corriente ser asegurada para el correcto funcionamiento del regulador de tensión.
- Corriente de salida máxima (current limit). Máxima corriente de salida que puede proporcionar el regulador antes que se active el circuito de protección.
- Tensión “Dropout” (dropout voltage). El voltaje de “dropout” es la mínima diferencia de tensión entre la entrada y la salida dentro de la cual el circuito es todavía capaz de regular la salida dentro de las especificaciones.
Así, por ejemplo, para I=1A, el µA7805 tiene un voltaje de “dropout” de 2V (typ), 2.5 V (max). Esto significa que para una salida garantizada de 5V, Vi debe ser mayor que 7.5 V. Los siguientes reguladores tienen un “dropout” de 0.6V: L487 y L4700 (SGS), LM2931 y LM2935 (National Semiconductor) y LT1020 (Linear Technology).
– Tensión máxima diferencial entrada-salida (Input-Output Voltage Differential). Los reguladores de tensión tienen limitado el máximo de tensiones de entrada y salida con que pueden operar.
Por ejemplo, el LM117 tiene una tensión diferencial entrada-salida (Input-Output Voltage Differential) máxima Vi-Vo = 40V. Esto significa que si Vo=1.25 V, la tensión de entrada Vi no debe superar los 41.25 V.
Tut_reguladores_tension_monoliticos
Tut_reguladores_voltaje_ajustable_triterminal
tut_especificaciones_reguladores_voltaje
