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Reductor de tensión 28V a 5V 2Amperes

30 Octubre, 2009

Reg_07 por Electrónica Pascual.
Hemos diseñado unos reductores de tensión con algunas características especiales dado el área de utilización de los mismos.

El reductor tiene:

Entrada de tensión de 28V de corriente continua.
Salida a 5V de corriente continua.
Intensidad de salida 1A y 2A máxima.

El área de trabajo esta llena de equipos de comunicaciones, el tiempo de desarrollo ha de ser rápido y el cliente pide que no se utilicen sistemas conmutados para minimizar las radiaciones electromagnéticas que pudieran perturbar los equipos de comunicaciones.

Reg_08 por Electrónica Pascual.

Aunque la  utilización de un sistema de reducción/regulación convencional ofrece muchas perdidas de potencia sobretodo cuando la diferencia entre la tensión de entrada y la de salida supera los 10V con corrientes superiores al amperio, este método reduce al mínimo las interferencias.
Reg_06 por Electrónica Pascual.
Podemos calcular la potencia que tendremos que disipar en calor mediante la siguiente formula:

Pd=(Ventrada-Vsalida)x Isalida   (28V-5V)x2A=46W

Por lo tanto la potencia a disipar en forma de calor es de 46W

Para poder disipar esa potencia sin tener que utilizar un radiador extremadamente grande utilizamos un poco de ventilación forzada.

Después de analizar distintos tipos de radiadores y ventiladores encontramos una solución practica y económica en el mercado. Un sistema de refrigeración utilizado en los procesadores de los ordenadores personales, el que refrigera el procesador.

Reg_05 por Electrónica Pascual.

A un coste reducido unos 13 Euros nos ofrece una refrigeración suficiente.
Con el reductor a plena potencia 2Amperes a la salida la temperatura en el disipador es de 35ºC con una temperatura ambiente de 25ºC

Tenemos a nuestro favor que el lugar donde se ha de instalar es una sala con climatización que se mantiene a 20ºC.

El ventilador de 12V nominales lo alimentamos a 8V con lo cual reducimos el ruido y el desgaste de los cojinetes de motor al girar a mucha menos velocidad.

La tensión de 8V la obtenemos del regulador de 12V colocando en serie con la alimentación del ventilador un Zener de 3.2V 2W con lo cual a la tensión de 12V le restamos la tensión zener.

Reg_04 por Electrónica Pascual.

En la imagen se puede ver el prototipo para las pruebas.

Hemos utilizado dos saltos de tensión para equilibrar la disipación de los reguladores:

Primer salto de 28V a 12V utilizando un regulador KA78T12
Segundo Salto de 12V a 5V utilizando un regulador KA78T05

Los reguladores de la serie KA78TXX son reguladores de tensión positiva en encapsulado TO220 con una salida de 3Amperes.

Para el prototipo se ha utilizado una placa de islas y el montaje se ha realizado por la cara de las pistas, tal vez no quede tan bonito como si se realiza por la cara de componentes, pero es mucho mas rápido al no tener que ir dando la vuelta  a la placa para insertarlo y es igual de fiable.

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Para fijar los reguladores al disipador se han realizado un par de talador y con un macho de rosca se ha realizado el roscado de los taladros con métrica 3.

Esto nos permite roscar los tornillos de fijación sobre el disipador sin la necesidad de utilizar tuercas.

Sobre los tornillos de fijación se ha colocado una sección de laca de fibra de vidrio cortada a medida que nos permite fijar entre los reguladores una sonda de temperatura conectada a un termómetro digital.

Reg_12 por Electrónica Pascual.

Podemos medir de esta sencilla manera la temperatura en el disipador y cerca de los encapsulados de los reguladores.
Reg_02 por Electrónica Pascual.

En el circuito a parte de una serie de condensadores de desacoplo a la entrada y salida de los reguladores, condensadores ce 100nF y condensadores de filtrado de 100mF, se han dispuesto una serie de indicadores :

Led de tensión de entrada  amarillo.

Led de tensión de 12V en rojo.

Led de tensión de 5V en verde.

Con el fin de proteger el equipo al que se suministrara la tensión se han utilizado tres Transiles:

P6KE33A de 33V en la tensión de entrada.
P6KE15A en la sección de 12V
P6KE6.8A en la sección de salida.

Con una absorción de potencia de 500W estos dispositivos se cruzan muy rápidamente si se alcanza la tensión especificada, derivándola a tierra en los transitorios.

Si la tensión es de mas larga duración el circuito se protege fundiendo un fusible ultrarapido de 2.5Amperes.Para las pruebas hemos utilizado una fuente de alimentación Agilent E3634A capaz de suministrarnos una tensión de hasta 50V y 7.5Amperes de salida.

Reg_03 por Electrónica Pascual.
Como elemento de carga un útil reostato de 0 a 40Ω y 5Amperes y unas lamparas halogenas de 12V y 50W, se han usado 2 en serie.
Reg_01 por Electrónica Pascual.

Después de verificar el correcto funcionamiento ya solo queda diseñar una placa de circuito impreso definitiva, una caja metálica con sus correspondientes fijaciones y rejillas de ventilación.

De estos equipos se han de fabricar en serie 17 unidades.

< Imágenes Electrónica Pascual>

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Un comentario to “Reductor de tensión 28V a 5V 2Amperes”

  1. Electronica Pascual » Archivo del Blog » Del prototipo al diseño final I Dijo:

    [...] os hablamos en una entrada anterior de un diseño que estábamos realizando de un reductor de tensión que trabaja en modo lineal, con [...]

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