Mini-Fuente Regulada de Voltaje con LM317

Al momento de desarrollar cualquier práctica en electrónica, siempre nos enfrentaremos con el problema de la alimentación. Ya sea con una batería, un cargador o una fuente regulada, es recomendable contar con una fuente de energía que nos brinde una capacidad de corriente adecuada sin tener miedo a que se dañe por una demanda excesiva. Sin embargo, muchas veces, para prácticas sencillas y que requieran poca demanda de corriente, una fuente profesional seria innecesaria y sencillamente muchos de nosotros no la poseemos.

Hoy te proponemos la construcción de una mini fuente de voltaje, que requerirá de pocos costos, práctica y portable.

Una de las aplicaciones más frecuentes del circuito integrado LM317 es la regulación de tensión en un circuito eléctrico. El LM317 consta de sólo 3 terminales y opera con un rango de tensiones de salida desde los 1.25 V hasta 37 V. La corriente máxima que puede entregar es de 1.5 A y es necesaria la utilización de un disipador para evitar la excesiva temperatura. Este integrado cuenta con tres terminales dispuestas así: Entrada (VIN), Salida (VOUT) y Ajuste (ADJ).

[caption id="attachment_55" align="alignnone" width="600"]LM317 y esquema de regulación LM317 y esquema de regulación[/caption]

 

Como vemos, para lograr esta variación de tensión sólo se necesita de 2 resistencias externas (una de ellas es una resistencia variable, que puede ser, de acuerdo a la necesidad un potenciómetro o un preset). El voltaje de salida depende de la posición que tenga la patilla variable del potenciómetro, patilla que se conecta a la terminal de AJUSTE del integrado.

Análisis de funcionamiento

La tensión entre la terminal ADJ y VOUT es siempre de 1.25 V (tensión establecida internamente por el regulador) y en consecuencia la corriente que circula por la resistencia R1 es: IR1 = V / R1 = 1.25 V / R1.

Esta misma corriente circula por la resistencia R2 más la corriente de ajuste, que comúnmente es de 100µA. Entonces la tensión en R2 es: VR2= R2*Iadj+ R2*IR1.

Si se sustituye IR1 en la última fórmula se obtiene: VR2 = R2*Iadj+ R2*(1.25/R1).

Como la tensión de salida es:

Vout = VR1 + VR2
Vout= 1.25 + R2*Iadj+ (1.25*R2/R1)
Vout=1.25 + (1+R2/R1)+ Iadj*R2

Para ejemplo, queremos que nuestro voltaje de salida sea de 5V, entonces la resistencia del potenciómetro tendría que ser de 706.43Ω, calculado según la ecuación anterior:

R2=(Vout*240Ω)/(1.25+0.1mA*240Ω)

No es necesario calcular la resistencia de ajuste cada vez que utilicemos la fuente, basta con ir tomando la medición y girar gradualmente el potenciómetro hasta obtener el valor exacto de voltaje deseado.

Esquema de la mini-fuente terminada

Con el propósito de optimizar el funcionamiento del regulador se pueden incorporar al diseño algunos elementos adicionales como parte final de nuestra fuente.

[caption id="attachment_56" align="alignnone" width="696"]Esquema mini-fuente voltaje con LM317 Esquema mini-fuente voltaje con LM317[/caption]

 

Se utilizan varios capacitores que tienen como función mejorar la calidad de la señal de salida reduciendo el ruido que se pueda presentar. Además añadieron varios diodos D1, D2 y D3 (1N4004) para proteger el regulador contra posibles cortos circuitos.

R1= 500Ω (para ajuste fino), R2=5KΩ y R3 = 240Ω (recomendada en la especificaciones del regulador).

Como entrada de voltaje VIN se utilizará un adaptador común de 12V o más si es posible y de 1A o más (según especificaciones del regulador), aunque comúnmente estos adaptadores vienen solo hasta 1A. Si es así podemos conectar dos o más adaptadores en paralelo mediante diodos para garantizar los 1.5A, que es el límite de funcionamiento del regulador LM317.

Como te habrás dado cuenta, en el esquema se añadieron un par de terminales extra, que nos permitirán usar este sencillo montaje como fuente de corriente y un sencillo cargador de baterías.

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