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Fuente capacitiva aislada 0-12VDC / 120mA

En este proyecto se busca construir una fuente de alimentación optimizando al máximo el dimensionamiento a la hora de montar el circuito impreso. En las fuentes de alimentación lineales que conocemos, la reducción de la amplitud senoidal o voltaje de red se produce por medio de un transformador, el mismo además actúa como aislador galvánico entre la red eléctrica y el circuito de rectificador y/o regulador de corriente continua.

En el caso que se trata en este proyecto, el transformador actuará solo como aislante, la transformación o reducción de voltaje se efectuará capacitivamente. Esta aislación o acople mantiene el circuito de corriente continua de manera flotante, es decir, sin compartir el neutro de la red, condición fundamental de seguridad eléctrica.

En aplicaciones o cargas que no requieran más de 120mA, esta puede ser una alternativa más barata y liviana, ofreciendo las mismas prestaciones de una fuente lineal en cuanto a potencia, regulación y rizado.

Principio de funcionamiento

La red RC  de la entrada, responde a un divisor de tensión compuesto por la reactancia capacitiva de los dos condensadores en paralelo y la resistencia R1 de 47 ohm, la misma coloca la entrada del puente a un valor aceptable para que el diodo zener tenga una buena regulación. La resistencia R2 de 27 ohm es la que absorbe la diferencia de potencial en la que trabaja el diodo zener, su valor de potencia esta dimensionado para ese caso. La corriente o potencia máxima que entregará la fuente dependerá del paralelo de capacitores en la entrada, ya que en función de su reactancia, la corriente que entrará al nodo y se repartirá a todo el circuito, cambiará su valor.

Dicho paralelo será atravesado por una corriente aproximada de 640mA, valor muy superior al especificado, pero luego parte de esa corriente se irá a modo de pérdida por la resistencia R1 de 47 ohm y por la rama del diodo zener, resultando finalmente una corriente máxima como la especificada, agregando también las pérdidas en el cobre y magnéticas del transformador de aislamiento. Más aumente el valor de la resistencia R1, menos corriente de pérdida circulará a través de ella, pero tendrá una diferencia más abrupta de tensión en la rama del diodo zener, y se deberá aumentar la potencia del resistor R2, por lo tanto, tendrá que establecer un criterio considerando las pérdidas y el dimensionamiento.

A la salida se utiliza una etapa con un regulador de tensión LM317T para poder establecer el valor de tensión entre 0 y 12V necesario para cada aplicación.
Si solo se requiere que proporcione una tensión fija de 12V, puede eliminarse el circuito integrado LM317, el diodo D1, la resistencia R5 y el potenciómetro R4.
Si requiere la fuente para proporcionar solamente un voltaje fijo de 5V, 6V o 9V, puede optar por remplazar el LM317 por un regulador lineal LM7805 / 7806 o 7809 respectivamente, eliminando R4 y R5.

Diagrama de fuente capacitiva aislada

El circuito puede tener diversas aplicaciones domésticas y en el laboratorio de electrónica. Puede ser utilizado para alimentar tiras de LEDs, cargar pequeñas baterías, alimentar motores, remplazar las pilas o baterías de instrumentos y aparatos pequeños para alimentarlos desde la red eléctrica. Puede ser empleado para alimentar circuitos digitales, programar microcontroladores y otros usos..

Lista de componentes

BR - Puente rectificador 1A 50V o más voltaje
D1 - Diodo 1N4007 o similar
DZ - Diodo Zener 12V 5W
LED - Diodo emisor de luz
C1 y C2 - Condensadores 4.7uF 300V
C3 - Condensador electrolítico 4700uF 25V
C4 - Condensador 0.1uF 25V
C5 - Condensador electrolítico 220uF 16V
  R1 - Resistencia 47 ohm 5W
R2 - Resistencia 25 ohm 5W
R3 - Resistencia 560 ohm 1/4W
R4 - Potenciómetro 1 Kohm
R5 - Resistencia 120 ohm 1/4W
IC - Circuito integrado LM317
VAR - Varistor 240V

NOTA: Para tensiones de red de 110V a 127V reemplazar C2 por 10uF 250V y redimensionar R1 en 15W. A partir de estas modificaciones, el circuito funciona con las mismas prestaciones que lasmencionadas anteriormente.

Transformador 1:1 - Inductor de filtro EMIEl Transformador

El transformador de aislamiento debe ser de relación 1:1 y con devanados preparados para soportar 5W.
Se puede utilizar un inductor de filtro EMI (ver la imagen adjunta) extraído de fuentes switching (conmutadas) averiadas o de aparatos de desuso, como televisores, monitores. También pueden solicitar su fabricación a pedido en algún taller especializado en transformadores. Por su reducido tamaño suelen resultar de bajo costo.

El uso del transformador puede omitirse, en algunos casos, pero se debe tener responsabilidad al operar el circuito ya que desaparecerá la aislación con la red y resulta un riego eléctrico potencialmente peligroso.

Facundo Piñero - Argentina 
facpi @ live.com - www.fptronics.net


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