Hay muchos circuitos integrados que permiten la regulación y la variación de tensión en una fuente de corriente continua. Sin embargo, existen alternativas interesantes para la realización de fuentes variables sin estos elementos, y una de ellas usando SCR.
Si bien el nivel de regulación no es tan bueno como la de una fuente con integrados, ésta tiene otras características importantes, que pueden interesar al montador.
La idea básica de este proyecto es acoplar al bobinado primario de un transformador de fuerza, un control de potencia con SCR, como en un Variac.
En nuestra versión básica, este control es de media onda, pero daremos elementos para que esta limitación pueda ser contorneada.
De esta forma, alterando el ángulo de conducción del SCR, podemos dosificar la potencia aplicada al transformador, y con ello la tensión que obtenemos en el secundario del mismo.
Así, dependiendo de la carga, basta colocar en paralelo con la salida de la fuente un voltímetro de corriente continua, y ajustar el control de potencia para obtener la tensión deseada en la salida.
El SCR utilizado puede controlar corrientes de hasta 3 A, lo que significa que, para un secundario de 12 V, pueden obtenerse corrientes mucho mayores que 1 A.
El transformador puede entonces ser elegido de acuerdo con lo que deseamos alimentar.
Por sus características, este circuito es bastante eficiente en el control de cargas resistivas (elementos de calefacción y lámparas), o motores de corriente continua.
Características
Tensión de entrada: 110/220 V
Tensión de salida: 0 a 15 V (en la versión básica)
Corriente máxima: 1 A (en la versión básica) pero puede superar los 5 A con el cambio del transformador - ver texto
Rango de regulación: 0 a 50%
El ángulo de conducción del SCR depende de la constante RC del circuito formado por D1, P1, R1 y C1.
De esta forma, si P1 está en la posición de menor resistencia, la carga del capacitor C1 es rápida en cada semiciclo, y la tensión de disparo de la lámpara neón es alcanzada en su inicio.
En estas condiciones, el SCR se dispara al principio del semiciclo positivo, conduciendo casi totalmente. Tenemos la potencia máxima aplicada al enrollamiento primario del transformador.
Por otro lado, si P1 está en una posición de mayor resistencia, la carga de C1 será más lenta, y la lámpara se dispara en un ángulo mayor del semiciclo.
La conducción por parte del SCR es menor, y la potencia aplicada al bobinado primario del transformador, también es menor.
Con la elección apropiada de valores de C1 y P1, podemos controlar la potencia entre 0 y aproximadamente 50% de la potencia máxima, ya que el SCR sólo conduce a los semiciclos positivos.
Para el 100% de conducción, podemos añadir el circuito de un puente como se muestra en la figura 1.
Utilizando diodos como los, 1N4004 para la red 110 V y 1N4007 para red de 220 V, la corriente de primario estará limitada en aproximadamente 2 A.
Ya con la utilización de los 1N5404 y 1N5407 tendremos corrientes mayores.
El secundario del transformador tiene dos diodos rectificadores, que dependen de la corriente que deseamos en la carga, y también de la tensión máxima.
El valor del condensador de filtro también se dimensionará según esta aplicación.
En la figura 2 tenemos el diagrama completo de nuestra fuente con SCR.
La disposición de los componentes sobre la base de una placa de circuito impreso se muestra en la figura 3.
El SCR debe estar dotado de un radiador de calor.
Utilizaremos los tipos con sufijo B si la red es de 110 V, y sufijo D si la red es de 220 V.
El transformador tendrá secundario según la tensión y corriente de la carga que se pretende alimentar, con un máximo del orden de 15 V de tensión y 5 .A de corriente.
Los diodos D2 y D3 dependen de la tensión de secundario del transformador así como C2.
Los valores indicados en el diagrama son para un transformador de 12 V x 1 A.
Los valores entre paréntesis en el circuito, son para una tensión de alimentación de 220 V.
Para cargas mayores, sugerimos aumentar F1 hasta 5 A.
El conjunto debe ser instalado en caja cerrada bien aislada, dado que será conectado directamente a la red de energía.
El secundario, sin embargo, está aislado de la red por el transformador.
Para probar conecte una carga a la salida de la fuente. Puede ser una lámpara de baja tensión, o incluso un resistor de hilo de unos 47ohms.
. Conecte en paralelo con la carga un multímetro, en la escala apropiada de tensiones.
Conecte la fuente y ajuste P1 observando la variación de la tensión en la carga.
Si no puede llegar a cero, aumente el valor de C1, no llegando al máximo esperado, disminuya C1.
Si aún así, no llega a la tensión esperada, entonces utilice la versión con puente de diodos para un control de onda completa.
Comprobado el funcionamiento es sólo usar su fuente, recordando que su regulación es limitada, y que pueden ocurrir oscilaciones de la tensión y en la salida conforme el consumo de la carga.
Así, no alimente circuitos de consumo variable, como radios y amplificadores.
Semiconductores:
SCR1 - TlC106B o D - diodo controlado de silicio
D1 - 1N4004 o 1N4007 - diodo rectificador de silicio
D2, D3 - 1N4002 - diodos rectificadores de silicio
Resistores: (1/2 W, 5%)
R1, R2 - 22 k ohms
P1 - 100 k ohms - potenciómetro
Capacitores:
C1 - 100 nF x 200 V - poliéster
C2 - 1 000 uF x 25 V - electrolítico
Varios:
F1 - 2 A - fusible
T1 - Transformador secundario de 12 + 12 V x 1 A, y primario según la red local - ver texto
NE1 - lámpara de neón común
Placa de circuito impreso, cable de alimentación, soporte de fusible, caja para montaje, radiador de calor para el SCR, botón para el potenciómetro, soldadura, etc.
