Los reguladores de tensión en forma de circuitos integrados de tres terminales son casi obligatorios en proyectos de fuentes de alimentación para circuitos de pequeña y mediana potencia. Los tipos de la serie 7800 que pueden proporcionar tensiones de 5 a 24 volts típicamente con corriente de 1 ampères son extremadamente atractivos para los diseños. Las características de estos componentes, así como circuitos prácticos de aplicación, serán dados en este artículo.
La serie de circuitos integrados 78XX donde el XX es sustituido por un número que indica la tensión de salida, consiste en reguladores de tensión positiva con corriente de hasta 1 ampères de salida y que se presentan en envoltorio TO-220 como muestra la figura 1.
Diversos son los fabricantes que poseen los circuitos integrados de esta serie en su línea de productos y las tensiones de salida pueden variar sensiblemente de uno a otro. Sin embargo, los valores básicos para estas tensiones, que se dan por los dos últimos dígitos del tipo del componente son:
7805 = 5 volts
7806 = 6 volts
7808 = 8 volts
7885 = 8,5 volts
7812 = 12 volts
7815 = 15 volts
7818 = 18 volts
7824 = 24 volts
La tensión máxima de entrada para los tipos de 5 a 18 volts es de 35 volts. Para el tipo de 24 volts la tensión de entrada máxima es de 40 volts.
De cualquier modo, para un buen funcionamiento la tensión de entrada debe ser como mínimo 2 volts más alta que la tensión que se desea en la salida.
Los circuitos integrados de la serie 78XX poseen protección interna contra cortocircuitos en la salida y no necesitan ningún componente externo.
Damos a continuación las principales características del 7805 que sirve de base para la evaluación de los demás tipos de la serie:
7805 - Características
min. Tip . máx.
Tensión de salida 4,8 5,0 5,2 volts
Regulación de línea - 3 50 mV
Regulación de carga - 15 50 mV
Corriente quiescente - 4,2 6,0 mA
Rechazo de ripple 60 70 - dB
Resistencia de salida - 17 - mOhms
Observe que el radiador de calor debe ser dimensionado en función de la diferencia que existe entre la tensión de entrada y la tensión de salida, ya que, cuanto mayor sea, más calor el componente debe disipar.
Damos a continuación diversos circuitos prácticos que involucran los circuitos integrados de la serie 78XX. El XX después del 78 indica que el mismo circuito puede ser usado para cualquier tensión en el rango de 5 a 18 volts con la elección del componente apropiado.
Circuito 1
En la figura 2 tenemos la aplicación inmediata en un regulador positivo de 1 ampère para tensiones de 5 a 24 volts con corriente de salida de hasta 1 ampère.
El capacitor de 330 nF desacopla la entrada del estabilizador mientras que el de 100 nF, que debe ser cerámico de buena calidad, tiene por finalidad evitar oscilaciones en altas frecuencias y también desacopla la salida.
Circuito 2
Este circuito corresponde a un estabilizador o regulador de corriente (fuente de corriente constante) que puede servir de base para un excelente cargador de pilas de nicádmio, pequeñas baterías e incluso baterías de moto y coche en régimen de carga lenta.
La intensidad de la corriente es dada por el cociente Vs / R1 donde R1 es la resistencia limitadora y Vs es la tensión del integrado. Recordamos que los valores deben calcularse teniendo como límite 1 ampère, que es justamente la corriente máxima de salida del circuito integrado.
Circuito 3
Utilizando un amplificador operacional 741 podemos hacer variable la tensión de salida de un regulador 7805, obteniendo con ello una fuente de 7 a 30 volts. La tensión de entrada debe ser de 35 volts y el potenciómetro de 10 k ohms debe ser lineal. Los capacitores de desacoplamiento deben ser cerámicos de buena calidad.
Este circuito se muestra en la figura 4 y en su entrada debemos aplicar una tensión continua no regulada pero con buen filtrado.
Circuito 4
Para obtener corriente mayor que 1 ampère, podemos usar un booster, como se muestra en la figura 5. El transistor puede ser sustituido por equivalentes con corrientes de colector en el rango de 5 a 10 ampères para obtener una fuente de 2 a 5 ampères de corriente de salida.
Las fórmulas que permiten dimensionar los diversos elementos del circuito se dan junto al diagrama.
Circuito 5
Tenemos en la figura 6 básicamente la misma configuración del circuito anterior pero con el acrecimiento de un sistema de protección contra cortocircuitos en la salida.
El transistor Q1 debe conducir cuando la caída de tensión en RSe es mayor que 0,6 volts ocurriendo entonces el corte de la polarización de base del transistor de potencia. Los valores de los componentes son dados por las fórmulas junto al propio diagrama.
El circuito integrado fijará el valor de la tensión de salida, observándose que existe una caída de tensión del orden de 0,6 volts en el transistor y que debe ser considerada.
Circuito 6
El circuito 6, mostrado en la figura 7, consiste en un regulador positivo que funciona aquí como regulador negativo. Tenemos entonces una fuente de tensión negativa.
El capacitor de filtro debe ser dimensionado de acuerdo con la tensión y la corriente de salida así como el nivel de ripple requerido para la aplicación.
Los diodos y el transformador también deben dimensionarse para proporcionar en la entrada del circuito integrado al menos 5 volts más que el valor de la tensión requerida en la salida.
Circuito 7
Si la tensión de entrada es superior a 35 o 40 volts, los máximos admitidos por el circuito integrado regulador podemos hacer una reducción inicial con la ayuda de un paso como el mostrado en la figura 8.
El transistor debe ser capaz de soportar la corriente máxima de 1 ampère de colector requerida por el integrado, y tener una especificación de tensión máxima entre colector y emisor de acuerdo con la caída de tensión que debe proporcionar en el circuito. El diodo zener, por otro lado, necesita tener una potencia de acuerdo con la exigida por el circuito. La resistencia R estabiliza la corriente del diodo zener de modo que, como mínimo, no ocurran variaciones de la tensión aplicada al integrado.
Circuito 8
El proceso más simple de obtener una caída de tensión de entrada a un regulador de la serie 78CC cuando la corriente de carga debe ser constante es el mostrado en la figura 9.
El resistor se calcula para proporcionar la caída de tensión requerida según los máximos admitidos por el integrado. Podemos calcularlo por:
R = (vi - Vx) / I
Donde:
Vi es la tensión de entrada del circuito (volt)
Vx es la tensión de entrada del circuito integrado (máximo 40 V para los de 24 V y 35 V para los de 5 a 18 V)
I es la intensidad de la corriente de carga
Ver que, despreciamos la corriente requerida por el propio circuito integrado regulador de tensión, ya que es bastante baja.
La disipación del resistor será dada por:
P = (vi - Vx) x I
Cuando las magnitudes son las mismas de la fórmula anterior excepto:
P es la potencia que se debe expresar en watts.