Diseño Digital: febrero 2017

Podemos definir fuente de alimentación como aparato electrónico modificador de la electricidad que convierte la tensión alterna en una tensión continua. Remontándonos un poco en la historia describiremos que en la industria no se contaba con equipos eléctricos, luego se empezaron a introducir dispositivos eléctricos no muy sofisticados por lo que no eran muy sensibles a sobretensiones, luego llegaron los equipo más modernos que necesitaban de bajos voltajes y por lo tanto eran muy sensibles a sobretensiones, cambios bruscos o ruido en las tensiones de alimentación por lo que se ha iniciando la construcción de fuentes de alimentación que proporcionaran el voltaje suficiente de estos dispositivos y que garanticen la estabilidad de la tensión que ingresa al equipo.

Hoy en día los equipos electrónicos, en su mayoría, funcionan con corriente continua, así, el dispositivo que convierte la corriente alterna a corriente continua, en los niveles requeridos por el circuito electrónico a alimentar, se llama fuente de alimentación. En resumen la función de una fuente de alimentación es convertir la tensión alterna en una tensión en una tensión continua.

Fuente lineal:

En primer lugar el transformador adapta los niveles de tensión y proporciona aislamiento galvánico. El circuito que convierte la corriente alterna en corriente continua pulsante se llama rectificador, después suelen llevar un circuito que disminuye el rizado como un filtro de condensador. La regulación, o estabilización de la tensión a un valor establecido, se consigue con un componente denominado regulador de tensión, que no es más que un sistema de control a lazo cerrado que en base a la salida del circuito ajusta el elemento regulador de tensión que en su gran mayoría este elemento es un transistor. Este transistor que dependiendo de la tipología de la fuente está siempre polarizado, actúa como resistencia regulable mientras el circuito de control juega con la región activa del transistor para simular mayor o menor resistencia y por consecuencia regulando el voltaje de salida. Este tipo de fuente es menos eficiente en la utilización de la potencia suministrada dado que parte de la energía se transforma en calor por efecto Joule en el elemento regulador (transistor), ya que se comporta como una resistencia variable. A la salida de esta etapa a fin de conseguir una mayor estabilidad en el rizado se encuentra una segunda etapa de filtrado (aunque no obligatoriamente, todo depende de los requerimientos del diseño), esta puede ser simplemente un condensador. Esta corriente abarca toda la energía del circuito, para esta fuente de alimentación deben tenerse en cuenta unos puntos concretos a la hora de decidir las características del transformador.

El LM317 es un regulador de tensión positivo con sólo 3 terminales y con un rango de tensiones de salida desde los 1.25 hasta 37 voltios. Las patillas son: Entrada (IN), Salida (OUT), Ajuste (ADJ). Para lograr esta variación de tensión sólo se necesita de 2 resistencias externas (una de ellas es una resistencia variable).
Entre sus principales características se encuentra la limitación de corriente y la protección térmica contra sobrecargas. La tensión entre la patilla ADJ y OUT es siempre de 1.25 voltios (tensión establecida internamente por el regulador) y en consecuencia la corriente que circula por la resistencia R1 es:

IR1 = V / R1 = 1.25/R1.

Esta misma corriente es la que circula por la resistencia R2. Entonces la tensión en R2:

VR2 = IR1 x R2.

Si se sustituye IR1 en la última fórmula se obtiene la siguiente ecuación:

VR2 = 1.25 x R2 / R1.

Como la tensión de salida es:

Vout = VR1 + VR2, entonces: Vout = 1.25 V. + (1.25 x R2/R1)V. Simplificando (factor común)
Vout = 1.25 V (1 + R2/R1) V.

De esta última fórmula se ve claramente que si modifica R2 (resistencia variable), se modifica la tensión Vout. En la fórmula anterior se ha despreciado la corriente (IADJ) que circula entre la patilla de ajuste (ADJ) y la union de R1 y R2.