Fuente de alimentación irrompible (DIY)

Entre los equipos indispensables que debemos tener en nuestro taller se encuentra la fuente de alimentación ajustable. Con muy poco dinero y esfuerzo podemos construir nosotros mismos una fuente que nos permita trabajar en toda la variedad de circuitos que puedan pasar por nuestra mesa de trabajo. La versatilidad y facilidad de uso que nos ofrece el regulador variable LM317 constituyen el principal atractivo de este montaje. Además, el diseño cuenta con una protección contra cortocircuitos que la convierte en irrompible. Si recién estás dando tus primeros pasos en electrónica, esta fuente es un montaje ideal para comenzar con una construcción verdaderamente útil.

En otros artículos hemos visto la posibilidad y forma de construir fuentes de alimentación para diferentes circuitos que poseían tensiones fijas en sus salidas. A pesar de ser elementos muy sencillos de construir, no podemos tener una fuente para cada tensión que necesitemos. Lo más aconsejable es tener una sola y que sea ajustable en su valor de tensión de salida. El circuito integrado LM317 es un regulador serie ajustable, capaz de trabajar con hasta 40 Volts de corriente continua de entrada y capaz de entregarnos a su salida una tensión ajustable de entre 2 y 37 Volts.

En nuestro caso no necesitamos tanta tensión para nuestros diseños por lo que sólo necesitaremos un transformador que sea capaz de entregarnos 18 Volts de tensión alterna en su secundario, con una posibilidad de corriente cercana a los 3 o 4 Amperes. El circuito empleado es muy sencillo de interpretar y sólo requiere de pequeños detalles a tener en cuenta por el armador, detalles que no deben dejarse de lado por más superfluos que parezcan. Un ejemplo muy elemental es no dejar de utilizar todos los componentes que se observan en el circuito, como podría ser el caso del fusible o de alguno de los capacitores mencionados en el esquema.

Primero debemos plantearnos qué queremos hacer y luego comprender las etapas que requiere el diseño emprendido. De esta forma, iniciamos el trabajo con un diagrama en bloques que nos muestra las diferentes partes que componen nuestra fuente de alimentación y en el que vemos destacadas las secciones más importantes que componen el circuito, estando en primer lugar, a la izquierda del diagrama, el transformador de alimentación que mencionamos en el párrafo anterior. Es importante aclarar que la potencia del transformador debiera ser acorde a la capacidad de corriente de los diodos y el/los transistores que se utilicen en la etapa de regulación. Es decir, no es necesario colocar diodos que soporten 25 Amperes cuando el transformador sólo puede entregar una corriente de 3 Amperes. Lo mismo ocurre con el/los transistores de potencia, aunque sin caer en sobredimensiones groseras, siempre es bueno colocar dispositivos que sean capaces de trabajar con el doble o triple de la corriente nominal que utilizaremos nosotros. Esto le dará a la construcción la posibilidad de operar en un rango de seguridad y a bajas temperaturas, lo que redundará en una vida útil más prolongada y sin sobresaltos.

Como indicábamos, en el puente de diodos te sugerimos utilizar diodos comunes de 6 Amperes X 600 o 1000 Volts. En el filtrado observarás que se utilizan dos capacitores de 4700 microfaradios. Te preguntarás por qué dos de 4700 y no uno solo de 10000. La respuesta es la siguiente: para obtener una menor resistencia serie equivalente (ESR). Esto permitirá lograr una mejor absorción y filtrado de los ruidos de alta frecuencia que existen en la red eléctrica y que, por supuesto, atraviesan el transformador de alimentación. Podemos decir también que si deseas utilizar cuatro capacitores de 2200 microfaradios sería mejor aún.

Para la etapa de regulación vemos al circuito integrado LM317 como actor principal, actuando como driver para excitar un TIP35. Para nuestras necesidades, este transistor es más que suficiente, pero si algún día deseas ampliar la capacidad de corriente de tu fuente de alimentación, puedes colocar dos, tres o cuatro transistores de este tipo en paralelo. Por supuesto que deberás también incrementar la capacidad de conducción de corriente de los diodos rectificadores y del transformador de alimentación.

El potenciómetro de control que se conecta referido a GND nos permite obtener una excusión en la tensión de salida desde un valor mínimo y cercano a los cero volt hasta un valor máximo cercano a la tensión rectificada y filtrada. Por su parte, el circuito de protección contra cortocircuitos se encarga de sensar en forma permanente la tensión que circula a través de la resistencia de bajo valor que cierra el circuito a GND. A este terminal también se lo conoce como “tierra” y es muy importante, si deseas aprender a hablar con propiedad y con una buena terminología electrónica, que nunca lo llames “masa” ni “negativo”. A pesar de que entre los técnicos está implantado de facto, estos términos no son los apropiados cuando se habla del terminal de retorno de alimentación. Con la masa se hace la pasta de los domingos y el terminal negativo posee precisamente lo indicado: tensión negativa o potencial negativo. Tierra o GND son invariable e inequívocamente los correctos indicadores de un potencial cero.

Como indicábamos, a medida que circule mayor corriente por la resistencia de bajo valor que cierra el circuito de GND, obtendremos una mayor diferencia de potencial entre sus extremos por simple Ley de Ohm (V = I * R). Si la tensión obtenida en los extremos de esta resistencia supera un determinado valor, que será ajustado por P3, el transistor T2 pasará a la saturación (conducción plena) llevando el terminal de ajuste de tensión del LM317 a su valor mínimo. De este modo, la salida de tensión caerá al mínimo valor posible, evitando una circulación excesiva y peligrosa de corriente.

Ésta es una virtud muy importante de la fuente de alimentación ya que de este modo obtendremos una protección integral absoluta. No sólo cuidaremos que nuestros circuitos no se destruyan ante un eventual malfuncionamiento de algún componente sino que, además, nuestra nueva “herramienta” estará protegida contra accidentales cortocircuitos en su salida, es decir, en nuestros montajes, cualidad que la hace irrompible.

Entre los últimos detalles a destacar podemos agregar que la inclusión de capacitores de 100nF en paralelo con 1nF en la salida no es antojadiza ni tampoco lo es la colocación de capacitores electrolíticos en paralelo con capacitores cerámicos. La capacidad de conducción a GND de los ruidos inducidos por transitorios o por radiofrecuencia cercana varía de un valor capacitivo a otro y de un tipo de construcción a otra. Es por esto que se colocan todos estos capacitores en paralelo. Todos los capacitores empleados en el circuito deben ser de 63 Volts de tensión de aislación y las resistencias o resistores serán de ½ Watt, salvo que en el circuito se indique otro valor.

Una construcción ideal podría involucrar el agregado de un voltímetro y de un amperímetro para tener pleno conocimiento de los valores de tensión y de corriente que será capaz de suministrar nuestra fuente. Además, la posibilidad de obtener los valores de consumo en potencia de nuestros circuitos nos permitirá mejorar los desarrollos en pos de una optimización energética adecuada a estos tiempos. Con todo lo expuesto, sólo nos resta recomendarles que tengan precaución de no descuidar ningún detalle de los enumerados ni obviar ninguno de los componentes involucrados en la construcción para obtener así una fuente de alimentación que nada le envidiará a las que se venden en las tiendas y cuestan unos cuantos billetes.