Reguladores de voltaje

Reguladores de voltaje

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En este artículo aprenderemos todo sobre los reguladores de voltaje de tres patillas, fijos, con tensiones de salida positiva o negativa. Todo circuito electrónico contiene alguna forma de alimentación eléctrica, y estos reguladores integrados proveen una solución sencilla a este problema.Ya sea que nuestro circuito se alimente directamente de la red eléctrica de 110/220V o que lo haga a partir de pilas o baterías, generalmente es necesario contar con una etapa encargada de proveer un voltaje adecuado, y constante en el tiempo.
Existen muchas maneras de lograr un voltaje estable, pero en general utilizan varios componentes discretos, lo que redunda en un costo elevado, un diseño más complicado, y circuitos más grandes. La alternativa es utilizar algún regulador de tensión integrado, disponibles para casi todos los voltajes que podamos imaginar, y para corrientes desde unas pocas centésimas de Amper hasta varios amperes.

Dentro de los reguladores de voltaje con salida fija, se encuentran los pertenecientes a la familia LM78xx, donde “xx” es el voltaje de la salida. Estos son 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18 y 24V, entregando una corriente máxima de 1 Amper y soporta consumos pico de hasta 2.2 Amperes. Poseen protección contra sobrecargas térmicas y contra cortocircuitos, que desconectan el regulador en caso de que su temperatura de juntura supere los 125°C.
Los LM78xx son reguladores de salida positiva, mientras que la familia LM79xx son para voltajes equivalentes pero con salida negativa. Así, un LM7805 es capaz de entregar 5 voltios positivos, y un LM7912 entregara 9 voltios negativos.
La capsula que los contiene es una TO-220 (figura 2), igual a la de muchos transistores de mediana potencia. Para alcanzar la corriente máxima de 1 Amper es necesario dotarlo de un disipador de calor adecuado, sin el solo obtendremos una fracción de esta corriente antes de que el regulador alcance su temperatura máxima y se desconecte.

La potencia además depende de la tensión de entrada, por ejemplo, si tenemos un LM7812, cuya tensión de salida es de 12v, con una tensión de entrada de digamos 20v, y una carga en su salida de 0,5A, multiplicando la diferencia entre la tensión de entrada y la tensión de salida por la corriente que circulara por la carga nos da los vatios que va a tener que soportar el integrado:

(Vint – Vout) x Iout = (20 – 12) x 0.5 = 4W

La tensión de entrada es un factor muy importante, ya que debe ser superior en unos 3 voltios a la tensión de salida (es el mínimo recomendado por el fabricante), pero todo el exceso debe ser eliminado en forma de calor. Si en el ejemplo anterior en lugar de entrar con 20 volts solo usamos 15V (los 12V de la salida mas el margen de 3V sugerido) la potencia disipada es mucho menor:

(Vint – Vout) x Iout = (15 – 12) x 0.5 = 1.5W

De hecho, con 15v la carga del integrado es de 1,5W, menos de la mitad que con 20v, por lo que el calor generado será mucho menor y en consecuencia el disipador necesario también menor.
En la figura 3 vemos la disposición de pines de estos reguladores. Es diferente según se trate de un 78xx o un 79xx. En el caso de los primeros, el pin 1 corresponde a la entrada (input), el pin 2 es el punto común (common) y el pin3 es el correspondiente a la salida (output). En el caso de los reguladores negativos, el pin 1 y el pin 2 intercambian sus funciones, siendo el primero el correspondiente al punto común, y el segundo la entrada. Es importante recordar esto al momento de conectarlos, ya que es posible que se destruyan si son conectados en forma incorrecta.
El voltaje máximo que soportan en la entrada es de 35 voltios para los modelos del LM7805 al 7815 y de 40 voltios para el LM7824.
Por ultimo, debemos mencionar que existen versiones de estos reguladores para corrientes menores y mayores a 1 Amper. Efectivamente, los que tienen como nombre LM78Lxx disponibles en capsula TO-92 (ver figura 4) entregan una corriente máxima de 100 mili amperes, y proveen tenciones de salida de 3.3; 5; 6; 8; 9; 12;15; 18 y 24V. Luego del nombre llevan un sufijo, que puede ser “AC” o “C”, que indican el error máximo en su salida, que es de +/-5% en el primer caso y de +/-10% en el segundo. Así, un LM78L05AC es un regulador de voltaje positivo, de salida 5 volts/100mA, con un error máximo del 5%.
En caso de necesitar manejar corrientes mayores, las versiones en capsula TO-3 (ver figura 5) soportan una corriente de salida máxima de 5 A.

Normalmente, no hacen falta adicionar demasiados componentes a la hora de alimentar un circuito mediante uno de estos reguladores. El fabricante provee una serie de indicaciones en sus hojas de datos, que analizaremos a continuación.
Comenzaremos por el caso más sencillo, donde queremos obtener una tensión de salida que coincide con alguno de los reguladores existentes, a partir de una fuente de corriente continua perfectamente regulada, pero mayor que la deseada en al menos 3V. Para ello, el circuito sugerido es el de la figura 6, donde vemos que solo son necesarios un par de capacitores cerámicos, uno entre el punto común y la entrada, y otro entre el punto común y la salida. La única consideración es que estos condensadores deben estar situados lo mas cerca posible (eléctricamente hablando) del regulador. Obviamente, se supone que la tensión de entrada esta dentro del rango que puede manejar el regulador, y que el modelo de regulador es el adecuado para la tensión que necesitamos.
En algunos casos se presenta el problema de tener que alimentar un circuito con una tensión para la cual no hay un regulador adecuado, por ejemplo, un circuito que se alimente con 10V. En estos casos, se puede recurrir a un esquema como el de la figura 7, donde con la ayuda de algunos componentes adicionales, entre ellos un potenciómetro que servirá para ajustar la tensión de salida al valor requerido y un amplificador operacional (ver articulo sobre ellos para mas datos) se puede transformar un regulador de tensión fija en uno variable.
Las figuras 8 y 9 nos muestran una configuración que permite aumentar significativamente la corriente de salida, utilizando para ello un transistor de mediana potencia. En el caso de la figura 9 se cuenta con una protección adicional contra cortocircuitos en la salida de la fuente.

Veamos algunos circuitos reales, construidos a partir de estos reguladores.
La figura 10 es el esquema eléctrico de una fuente de 5V a partir de la red de 220V (o 110V, simplemente cambiando el transformador). El transformador de entrada se encarga de reducir la tensión de red a 9 voltios de corriente alterna, que será rectificada por los cuatro diodos dispuestos en forma de puente. A la salida del puente de diodos tendremos presente una tensión continua algo mayor a 10 voltios, con un pequeño ripple que será eliminado por el capacitor electrolítico C1. El resto del circuito es equivalente al de la figura 6, tal lo propuesto en la hoja de datos del LM7805.
En el caso de la figura 11, partimos de un transformador con punto medio, capaz de suministrar 0, 18 y 36 voltios. Al igual que en el caso anterior, mediante un puente de diodos conformado por los diodos 1 al 4 rectificamos la corriente entregada por el secundario del transformador, pero esta vez usamos el positivo para obtener 15 voltios respecto del punto medio del transformador (que será nuestro “0”) y el negativo para obtener -15V mediante un regulador LM7915, que como vimos antes es un regulador de voltaje negativo. Nuevamente, hay que filtrar el ripple a la salida del puente diodos, tarea que se lleva a cabo mediante los capacitores electrolíticos C1 y C2. A continuación, los reguladores LM7815 y LM7915 se encargan de regular las tensiones de salida. Esta fuente es ideal para alimentar por ejemplo circuitos que tengan amplificadores operacionales, que como se explico en el artículo correspondiente, necesitan una alimentación positiva y negativa.

No debe faltar en nuestro taller de electrónica un buen surtido de estos circuitos integrados estabilizadores de tensión, ya que muy frecuentemente los utilizaremos para alimentar nuestros proyectos. Como vimos, son muy sencillos de utilizar, simplemente debemos recordar la función de cada uno de sus pines, que difieren en los de salida positiva y salida negativa.
Debemos mencionar que existen reguladores cuya salida no es fija, si no que se puede ajustar fácilmente mediante una resistencia variable, como es el caso del LM317, que serán analizados a fondo en otros artículos.


  • gus

    Todo muy bueno, pero donde esta la figura 6.

  • miguel

    como puedo reducir la energia de 12v a 3v con una resistencia que tipo y con que valor devo de utilizar para poder reducirla sin fallas

  • Colgao

    hola gente como va todo?

    Estoy armando una fuente de alimentacion que me entrega +12v, +5v y -5v, -12v
    con los respectivos reguladores de voltaje.

    Los LM78xx funcionan perfectos, pero los LM79xx no el 7912 me da a la salida -13.58v a -13.3v y el 7905 -12.3 a -12.6 aproximadamente (todo medido en vacio)

    Cuando le pongo alguna resistencia de carga la regulacion es correcta.
    mi pregunta seria… ¿esto esta bien?, ¿a que se puede deber este comportamiento?
    nesecito la fuente para el manejo de operacionales.

    saludos

  • Colgao

    el esquema de conexion es el mismo que el de la figura 11, salvo que en el L79xx en Vin tengo la tension de entrada y en Vout la de salida, en la figura estan al reves. podria ser este mi error? o la figura esta mal?

  • mani

    amigo….exelente articulo pero cual es tu bibliografia la necesito para un trabajo.

  • anarquia_99

    i think all that is a bullshit, i mean thats a lot of words but that just donet have sence!… u should make a better explanetion bcuz the examples are good and figures too, but in explanetion is so bad… so plox make it better… peace off!

    • Pic-Codelic Trance

      Si estas pero bien pendejo…….. toto.

  • Jose Luis

    Quien es la mentada Bety, ademas no saben nada, bobos

  • pepe

    Alguien leyo el articulo? por que opinan sobre los comentarios en vez del articulo en si? cuantos años tienen? tiene retrasos mentales?

  • blasyepi

    excelente artículo, muchas gracias.

  • gato

    hoola, una pregunta ¿como regulo una salida variable que va de 18 a 25 volts (sube y baja)
    para mantenerla en 20 v? con que aparato y donde lo consigo, gracias mil…

  • silth

    me ha gustado mucho el articulo y me ha servido para ampliar conocimientos sobre los reguladores de tension.
    Muchas gracias

  • juliotronic

    hola nesecito de su ayuda necesito hacer un transformador de voltaje en la entrada tengo 28v y nesecito 12 en la salida pero no quiero utilizar transformador me podrian ayudar gracias

  • yop

    genial

  • loren daniela

    hola
    necesito ayuda para sacar un esqueme de regulador de voltaje puesnada mas muchisimas gracias

  • Daniel Cabas

    Estoy estudiando Ing. Electrónica y me aprece que este artículo sobre los reguladores de voltaje está muy bien redactado,
    Felicitaciones

  • Deaene

    Menudo artículo, solo que falta la figura 6 que era la que me interesaba, felicitaciones

  • max

    Muy buen articulo , es posible que agregues la Fig. 6 que no esta Gracias. o enviarla por mail

  • leon

    Hola como estas..mira, leimos tu post y nos quedaron un par de dudas:

    tengo una corriente de entrada de 14V.2A
    necesito un regulador de voltage de ———–
    para ponerlo en una bateria de 12V.5A

    que regulador debo usar? si podes responder rapido te lo agradezco

  • Roberto

    grasias X el articulo me ayudo mucho con mis dudas

  • Santiago

    tengo una duda, necesito regular un voltaje de la linea eléctrica a unos 10V máximo… existe algún encapsulado que haga esto?

  • FRANKLIN ARIAS

    BUENAS TARDES A TODOS SOY ING EN CONTRUCCION CIVIL Y ME GUSTA MUCHO LA ELCTRONICA ORITA TENGO UN PROBLEMA CON MI MOTO ELECTRICO relacionados con el Regulador / Rectificador y en la mayoria de los casos me quedo sin carga en la Bateria no logrando encender la moto.

    El Regulador / Rectificador en mi caso es la segunda vez que se me daña, y por esta razon no mantiene el envio de constante de 13,5 a 15 voltios como indica el manual, en varios casos solo manda arededor de 12.5 V. en minimo, baja o "relanti" y cuando uno la acelera tiende a bajar a 12.3 V. o menos… causando que la Bateria se descargue.( con estos datos alguien seria capas de desarrollar unregulador de corriente continua de 12 voltis trifasico con una capacidad de 22 amp)

  • María Mendoza

    Hola
    Quiero saber qué es lo más adecuado para solucionar mi problema de luz.
    Acabo de cambiarme a un pequeño departamento donde sólo hay un enchufe en la cocina, por lo que coloqué un multiconector.
    Tengo conectado ahí un pequeño refigerador, ahorrador de luz, y cada vez que pongo otra cosa, que jale más luz, como un horno eléctrico, o microondas e incluso la plancha, se bota el botón del encendido de multiconenctor, y se apaga.
    Entonces, conecto de nueva cuenta el refrigerador, pero noté que hace un ruido extraño ya cuando lo vuelvo a conectar.
    Sólo existe un sólo medidor para dos casas.
    Bien, mi pregunta es si con un regulador de voltaje conectado al único enchufe soluciono mi problema y si de ahí puedo poner una extensión para las otras partes del departamento, sin que haya problemas con mis aparatos como la TV, PC, Video, y componente para DVD.

  • Alonso U.

    buen informe solo queria saber, despues del condensador electrolitico para que se introduce otro condensador(c2) antes del regulador en la fig 10, gracias

  • broli

    saludos al dueño del articulo, espero me ayudes: tengo un problema con el regulador de voltage de mi pequeña moto : es una scooter motor 150. bueno la moto nos entregaron con un fusible de 10A, que luego se quemo y tubimos q cambiarla, desde ese entonces estaba con una de 15A: y ahora la moto tuvo un fuerte golpe.. no se si sera por eso q ahora sale del regulador de voltage un liquido grasoso, este liquido esta en la union del regulador con los cables q salen de este. no se si es por el fuerte golpe o por amperios de mas …por favor dime q puedo hacer gracias

  • broli

    dedde

  • broli

    titiu

  • mario

    creo que esto esta destinado a los que saben y nosotros los que estamos recien empesando habra que seguir estudiando, aunque me hubiera gustado que hubiera dicho para tanto amperes o para tanto vol se necesita un regulador de este tipo

  • mario

    creo que esto esta destinado a los que saben y nosotros los que estamos recien empesando habra que seguir estudiando, aunque me hubiera gustado que hubiera dicho para tanto amperes o para tanto vol se necesita un regulador de este tipo

  • Luis Abarca

    me gusto, mucho mejor esto me ayuda un proyecto integrador sobre regulacion de voltaje. quiza si tengo alguna duda espero me ayuden gracias sigan adelante….

  • http://www.neoteo.com/miembro/carlos_melendrez/ carlos melendrez

    buenas tardes,necesito la ayuda para realizar un reductor de voltaje de 24vcd a 14 vcd con un consumo de 10 amperes, alguna idea que me puedan aportar, gracias