Electrónica

4.4 Disipación de potencia (Calor) en los reguladores:

Cuando un regulador esta funcionando se calienta. Esto es debido a que parte de la potencia tomada del rectificador es disipada en el regulador. La potencia disipada depende de la corriente que se esté entregando a la carga y de la caída de tensión que haya en el regulador.

La figura muestra un regulador funcionando. La corriente que lo atraviesa es la corriente de la carga IL. Recordemos también que para que un regulador funcione correctamente la tensión de entrada Vin tenia que ser mayor que la tensión de salida Vout. Por lo tanto la caida de tensión en el regulador Vr será:

Vr = Vin – Vout

Y la potencia disipada vendrá dada por la la siguiente ecuación:

PD = Vr * IL

Los reguladores que hemos visto son capaces de disipar una potencia de 2 o 3 W como mucho por si solos. Si se llega a esta potencia es necesario montarlos sobre unos radiadores adecuados, que serán mas grandes cuanta mas potencia queramos disipar.

Para evitar que la potencia disipada sea lo menor posible tendrás que procurar que Vin no sea mucho mayor que Vout.

Ejemplo 1:

Tenemos una fuente de alimentación variable desde 1,25v a 15v y 0,5A con un LM317. Como la tensión máxima de salida son 15v, la tensión de entrada al regulador tendrá que ser de 18v mas o menos. Vamos a calcular la potencia que disipa el regulador cuando ajustamos la fuente a 15v, 4v y 2v En todos los casos la corriente de salida será 0,5A.

a 15v la caída de tensión en el regulador será de 18 – 15 = 3V, la corriente es 0,5 A luego:

PD = 3 * 0,5 = 1,5 W

a 4v la caida de tensión en el regulador será de 18 – 4 = 14v, la corriente es 0,5A luego:

PD = 14 * 0,5 = 7 W

a 2v la caída de tensión en el regulador será de 18 – 2 = 16v, la corriente es 0,5A luego:

PD = 16 * 0,5 = 8 W

Fíjate que hemos hecho los cálculos para el mejor de los casos en el que nos hemos preocupado de que la tensión de entrada al regulador no sea mas de la necesaria, aun así tenemos que poner un radiador que pueda disipar poco mas de 8W. Es un radiador bastante grande para una fuente de medio amperio nada mas. Este es un problema que surge cuando queremos diseñar una fuente con un alto rango de tensiones de salida. Prueba a hacer el cálculo para una fuente variable hasta 30v y 1A, salen mas de 30 W.

Ejemplo 2:

Queremos una fuente fija con una salida de 5V y 0.5A, vamos a calcular la potencia que se disipa en el regulador usando un transformador de 7 voltios y otro de 12 voltios.

para el transformador de 7 voltios: La Vmax de salida del transformador será 7 * 1,4142 = 9,9v descontando la caida en los diodos del puente serán 7,9v a la entrada del regulador. Como la salida es de 5v la potencia disipada PD será:

PD = (7,9 – 5) * 0,5 = 1,45 W

para el transformador de 12 voltios: La Vmax de salida del transformador será 12 * 1,4142 = 16,9v descontando la caida en los diodos del puente serán 14,9v a la entrada del regulador. Como la salida es de 5v la potencia disipada PD será:

PD = (14,9 – 5) * 0,5 = 4,95 W

Con los dos transformadores estaríamos consiguiendo una salida de 5v y 0,5 A, sin embargo, con el de 12V nos haría falta poner un radiador en el regulador que nos podríamos haber ahorrado comprando un transformador de 7V.

Página 15