REGULADOR   DE   VOLTAJE   NEGATIVO

Fernando Valcarce Codes

Físico, exProfesor del Laboratorio de Electrónica de la

FACULTAD de C. FÍSICAS. U. COMPLUTENSE, MADRID. ESPAÑA.



CIRCUITO PROBADO
Ciencia en Poesía

Septiembre de 2024

Algunos circuitos integrados necesitan una alimentación de corriente contínua bipolar, es decir que proporcione un voltaje positivo y uno negativo y por ello se recurre a fuentes de alimentación duales, en las que se utilizan circuitos reguladores de voltajes positivos y negativos de los tipos LM78xx y LM79xx, respectivamente.
Es lo más cómodo utilizar estos circuitos integrados pero, si por cualquier causa no pudiéramos hacerlo, también es relativamente sencillo implementarlos con unos pocos transistores y conseguir el mismo efecto que tendríamos con los integrados comerciales.

Aquí se presenta un sencillo circuito regulador de voltaje negativo de -15v de salida, que puede ser fácilmente adaptado para otros voltajes, cambiando el valor del diodo zenner, o convertido en regulador de voltajes positivos sin mas que cambiar el tipo de los transistores utilizados, de PNP a NPN.
El circuito consta de 6 transistores PNP iguales, del tipo 2N3906 y se puede ver en la figura siguiente.

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El funcionamiento de este circuito es el característico de todos los reguladores de tensión contínua y una sencilla descripción será suficiente para comprenderlo.
El circuito está previsto que maneje voltajes de entrada negativos de entre -22v y -28v aproximadamente, y la corriente de salida se limita mediante Q1 y Q2 a un máximo de unos 150 mA para proteger al transistor de salida Q5 que a máxima potencia necesitará de un pequeño disipador de calor.
Asi, cuando se alcanza una intensidad de 150 mA la caida de tensión en la resistencia R6 de 5.6 ohm será de 0.84v la cual pone en conducción a Q2 que deriva corriente de la base de Q1 y hace que aumente su voltaje entre colector emisor y disminuya el voltaje entregado al resto del circuito, actuando por tanto como un protector contra cortocircuitos.

El voltaje de salida de Q2 se lleva al divisor de tensión formado por la resistencia R2 y los diodos D1 y D2, un diodo zenner de 6.8v y un diodo bipolar del tipo 1N4148, respectivamente, de cuyo punto medio se obtiene el voltaje de 7.5v que forzará a la salida a permanecer en un valor estable sin importar los cambios en la corriente de carga.
Se utilizan los dos diodos en serie con el fin de compensar las posibles variaciones de este voltaje con la variación de la temperatura.

Este voltaje de referencia se lleva a la base del transistor Q4 que junto con el Q6 forman un par diferencial cuyos emisores se mantienen a la misma tensión a través de la conexión a tierra con la resistencia R5.
A la base del transistor Q6 se lleva la mitad del voltaje de salida tomado del punto medio del divisor formado por R7 y R8, siendo su tensión de colector la que controla la tensión de base del transistor Q3 que controla a su vez el voltaje de salida en el emisor del transistor de salida Q5.
Dado que la ganancia de Q3 y Q5 en configuración Darlington es muy grande, cualquier pequeña variación en la tensión de base de Q3 resultará en una variación grande en el voltaje de salida y por ello, cualquier desviación del voltaje de salida que se detecte en la base del transistor Q6 será inmediatamente corregida, consiguiendo así el efecto de regulación del voltaje de salida buscado.

El consumo sin carga del regulador para un voltaje de entrada de -30v es de 7.5 mA.
El voltaje mínimo de entrada es -30v y el máximo -20v, que para una intensidad de salida de 100 mA producirían unos voltajes de salida de -14.9v y -14.6v , respectivamente.
La regulación del voltaje de salida es de 50 mv para voltajes de entrada -26v< Vin< -22v y una intensidad de salida 0 < Is< 100 mA .

Para construir el regulador se realizará un circuito impreso sobre una placa de fibra de vidrio con lámina de cobre por una de sus caras, teniendo cuidado al montar los componentes de respetar las polaridades y esquemas de conexión de los elementos que lo requieran.
Hay que tener precaución, al hacer funcionar el circuito, pues puede haber tensiones en él que supongan un riesgo para la salud de las personas.

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