Diseño de circuito usando "Multisim" (Fuente regulada de voltaje)

in spanish •  last month  (edited)

  Soy estudiante de ingeniería electrónica de la Universidad Simón Bolívar de Venezuela (USB), hace unos trimestres me encontraba cursando la materia “Electrónica de los sistemas de adquisición y procesamiento industrial 2” donde se nos asignó la tarea de diseñar una fuente de tensión por regulación continua con configuración en serie.


Circuito usando Multisim. (Imagen propia)

  Los valores solicitados de corriente y voltaje máximo son: Vo = 15V e Io =20A. Se implementó el diseño de la fuente de tensión por regulación continua en configuración serie con los siguientes componentes:

  T1: 2N5303

  PMax = 200W; Ic = 20A; Vcc = 4V; VceSat = 2V; VbeSat = 2,5V.

   Diodes: A,B,C,D: GSIB2550-E3/45

   Vp = 200V; VrmsMax= 140Vrms; Imax = 350A

  Diode: Zener: 1N5343B:

   Vz = 7,5V; IzMin = 175mA; Pmax = 5W; IzMax = 140Vrms.

  A continuación los cálculos empleados para el diseño de la misma:

Cálculos del circuito. (Imagen propia)

  Una vez obtenidos los valores se procedió al montaje del circuito en MULTISIM:

Circuito usando Mulstisim. (Imagen propia)

  Simulación con corriente máxima:


Simulacón en Multisim. (Imagen propia)

  Se observa como los valores calculados a mano se aproximan mucho a los obtenidos en la simulación: Con un error de 0.2% para IR1 e IR2 y un error de 10% en IR3. Se observa en la salida un voltaje de 15V y una corriente de 20A que son los valores máximos especificados.

  Simulación con corriente mínima (Se utilizó una resistencia de 1M)


Simulación en Multisim. (Imagen propia)

  Al aumentar la resistencia a 1M, se observa como el voltaje sigue cercano a los 15V, solo aumenta en 0.5V lo que indica que la fuente se comporta correctamente ante las variaciones de carga.

  Simulación ante corto circuito:


Simulación en Multisim. (Imagen propia)

  Se intento implementar la protección de Sobre Corriente, pero no se encontraron diodos que cumplieran con lo requerido, al haber un corto circuito a la salida, se observa una gran cantidad de corriente en la misma, y una gran potencia disipada por el transistor lo que indica que no tardará en dañarse.

  Tensión de entrada mínima según regulación de línea indicada:

  Ante las tensiones de entrada mínima 120Vrms – 15% = 102Vrms. El regulador sigue realizando su función y continúa mostrando una salida de 15.5V, valor muy cercano a los 15V solicitados para todos los valores de RL mayores a la condición máxima de RL = 0.75 Ohm donde se observan 15V y 20A.



Simulación en Multisim. (Imagenes propias)

  Tensión de entrada máxima según regulación de línea indicada:

  Ante las tensiones de entrada máxima 120Vrms + 15% = 138Vrms. el regulador sigue realizando su función y continúa mostrando una salida de 15.5V, valor muy cercano a los 15V solicitados para todos los valores de RL mayores a la condición máxima de RL = 0.75 Ohm donde se observan 15V y 20A.



Simulación en Multisim. (Imagenes propias)

  La regulación de la tensión de salida viene dada por: 𝑉𝑜𝑆𝐶−𝑉𝑜𝐶𝑀𝐶𝑉𝑜𝐶𝑀𝐶∗100 = 0−1515*100 = 1% Lo cual cumple con el mínimo solicitado.

  Resultados:

  Se logro diseñar exitosamente la fuente de tensión para que en todo caso arrojara 15V a la salida o valores muy cercanos que dejaban de variar una vez superada la condición crítica de RL, estos resultados seguían siendo los mismos si se variaba el voltaje de regulación de línea, lo que indica el buen funcionamiento del circuito, sin embargo, no se ogro adaptar la protección de sobre corriente por lo cual el diseño es ineficiente ya que presentará fallos si llega a ocurrir una falla que produzca un corto circuito.

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