CIRCUITO PROBADO

Septiembre de 2006

Disponer de una fuente de tensión contínua cuyo voltaje de salida pueda variarse de forma controlada entre ciertos límites y que al mismo tiempo no se modifique, una vez establecido, al variar la corriente de salida que demandamos de la fuente, es de mucha utilidad en el laboratorio y tiene múltiples aplicaciones ya sea en el campo de la electrónica para alimentar circuitos, así como en el de la física y en el de la química para realizar experimentos de electrólisis o estudiar fenómenos de conducción eléctrica en materiales.
Por eso se presenta aquí el circuito de una fuente cuya tensión de salida puede variarse de forma continua entre 1.5v y 15v , pudiendo entregar corrientes de hasta 1A sin que se modifique apreciablemente la tensión seleccionada.
Existen circuitos integrados que con unos pocos componentes externos podrían desempeñar este trabajo a la perfección, pero se ha preferido aquí un circuito clásico, realizado con transistores, por su carácter didáctico y la relativa sencillez y robustez del mismo.
Un circuito muy similar, con algunas modificaciones, se encuentra recogido en un libro de Fernando Estrada Vidal, recopilación de circuitos de fuentes de alimentación, y el diseño del circuito es atribuido por el autor del libro a Bruno Vander.
El circuito es el que se muestra en la figura y una breve explicación bastará para comprender su funcionamiento y su montaje.

La tensión de la red eléctrica se aplica en I1 e I2 y a través de un interruptor S1 al primario de el transformador T1 que la convierte en una tensión alterna de entre 15v y 18v de valor eficaz, según el transformador que utilicemos, y que debe ser capaz de entregar una potencia igual o mayor que 30 VA.
A la salida del secundario se incluye un fusible de 2A que protege al transformador en caso de fallo en el circuito y después la tensión alterna se rectifica con el puente de diodos B80 y se filtra con el condensador electrolítico C1, con lo que obtenemos una tensión continua de entre 21v y 25v, la cual se aplica al colector del transistor de salida Q6 que es un NPN de potencia del tipo 2N3055.
Por otro lado, una parte de esta tensión se reduce y estabiliza a 7.5v por medio de R2, R3, R4 y D1 , donde R4 y R3 son respectivamente un resistor variable de 10K y un potenciómetro de 22k que es el que utilizaremos para seleccionar la tensión de salida, sirviendo R4 para fijar el valor mínimo de dicha tensión para la que el circuito empieza a regular, y D1 es un diodo Zener del tipo 1N755 o similar.
Para obtener un voltaje a la salida hay que poner en conducción a Q6, lo cual se logra suministrando una corriente a su base a través del emisor del transistor Q5, un NPN del tipo 2N2219, cuya base se alimenta a su vez del emisor del Q4, un transistor NPN del tipo BC107 montado en configuración Darlington con el Q5.
La pequeña corriente necesaria para la base de Q4 está determinada por un lado por la polarización fija obtenida del emisor de Q1 a través de una resistencia de 330k y por otro por la corriente retirada por el colector de Q2, que forma junto a Q3 un par diferencial lo cual supone que se obliga a que uno y otro conduzcan de forma que las tensiones en sus bases sean iguales.
La tensión de polarización de la base de Q2 se toma desde el punto medio de un resistor variable de 10k colocado entre la salida y tierra, y la polarización de Q3 se obtiene de la toma intermedia del potenciómetro de 22k, R3, obligando de esta manera a que la tensión de salida varíe al variar la tensión seleccionada con R3.
De esta forma si, por ejemplo, aumentamos el valor de R3 y por tanto la tensión en la base de Q3 ello aumentará su conducción y la tensión en su emisor que por ser común con el de Q2 hará que la base de éste se sitúe al mismo valor de tensión que la de Q3, para lo cual tendrá que disminuir su corriente de colector aumentando así la corriente suministrada a la base de Q4 y aumentando la conducción de Q5 que producirá también un aumento en la conducción de Q6, éste disminuirá su caida de tensión entre colector y emisor y el voltaje obtenido a la salida aumentará hasta situarse en el valor en el que se alcance de nuevo el equilibrio.
Igualmente sucederá si lo que ocurre es una caida de tensión en la salida, debida por ejemplo a una variación en la carga, pues en este caso al intentar disminuir la tensión en la base de Q2 se producirá una bajada de su corriente de colector, con el consiguiente efecto de aumentar la conducción de Q6 y restablecer el voltaje a la salida de la fuente.
El valor máximo de la tensión de salida se podrá seleccionar ajustando la toma intermedia del resistor variable R9 de 10k situado entre la salida y tierra y el valor mínimo se podrá seleccionar con el R4 también de 10k situado como divisor de tensión en serie con el potenciómetro R3, aunque este valor mínimo tiene que ser al menos el necesario para poner en conducción al transistor Q3 por lo que no podrá ser menor de 0.7v o 0.8v y de aquí que si el valor máximo de la salida lo fijamos en 15v, que es el doble de la tensión que se puede alcanzar con R3-R4, el valor mínimo de la salida quedará también fijado a 1.5v aproximadamente.
Para el montaje de la fuente realizaremos un pequeño circuito impreso en una placa de fibra de vidrio con lámina de cobre por una cara y montaremos en él los componentes, siempre teniendo cuidado de respetar las polaridades y las conexiones de diodos y transistores de acuerdo con lo especificado en la descripción de sus encapsulados, y es también conveniente alojar en una caja el conjunto con el transformador, un piloto neon que nos informe del estado de conexión a la red, el fusible y el circuito impreso, pues de esta forma es mucho más segura y fácil la utilización y transporte de la fuente.
Cualquier prueba o medición que se realice con el circuito conectado a la red de energía eléctrica debe realizarse con la máxima precaución, pues existen en el circuito tensiones que podrían resultar peligrosas para la vida y la salud de las personas.