Consejos para la construcción de una fuente de alimentación de CC de +- 10 V, regulada, de doble carril, 25 mA

Estoy buscando alguna directiva para construir una fuente de alimentación de CC regulada de +-10 V de doble riel para suministrar 25 mA a dos cargas resistivas. soy muy nuevo en esto; Soy estudiante de ingeniería y este es mi primer proyecto de diseño. El instructor me dijo que Google es un juego justo, así que también puedo aprovechar al máximo y preguntar directamente a algunas personas que realmente saben esto.

Si alguien pudiera proporcionar alguna orientación sobre dónde comenzar para el proyecto, sería apreciado. El transformador que estamos usando tiene una derivación central para el suelo.

Esto probablemente funcionará mejor si usted mismo hace un diseño de primer corte, luego lo publica y nos pide consejo/mejoras/revisión del diseño. Tal como está, está omitiendo información crítica como ¿cuál es la relación de vueltas del transformador? ¿Para qué voltaje de red estás diseñando? ¿Cuáles son los otros requisitos en la salida (ondulación máxima?), etc., etc.
@ThePhoton, me pregunto si alguna vez se les ocurrió a los estudiantes que, si todo lo que se necesita es aprovechar al máximo Google para resolver problemas de ingeniería, ¿qué sucederá cuando los viejos se tiren pedos que aprendieron ingeniería a la antigua y proporcionen "instrucciones" gratuitas en los sitios? así ya no están.
@AlfredCentauri, con suerte, algunos de los jóvenes habrán prestado suficiente atención para convertirse en viejos pedos. Los otros se habrán transformado en gerentes.
@ThePhoton: adivina quién ganará más dinero para entonces. Ojalá no prestara tanta atención en la escuela ;o)

Respuestas (1)

Hay muchas maneras de hacer esto, pero dados los bajos requisitos de corriente y la carga resistiva básica, parece que una fuente de alimentación de doble riel simple que use reguladores lineales funcionaría bien.

Hay cientos de reguladores lineales para elegir, desde el antiguo LM317 hasta los reguladores LDO (caída baja) más modernos.
Probablemente ya sepa que el regulador lineal es bastante simple de configurar y usar (en comparación con, por ejemplo, muchos reguladores de conmutación), pero aún existen áreas problemáticas potenciales como el diseño térmico, la estabilidad, el cortocircuito (si la salida aumenta más que el entrada como puede suceder al apagar con una gran carga capacitiva o con otra fuente de alimentación arrancando)

De todos modos, veamos un ejemplo de diseño básico.
Las especificaciones para cada riel son:
+10V a 25mA
-10V a 25mA

No dice qué salidas de su transformador, por lo que he elegido un valor de 12 V CA (RMS) para este ejemplo. El voltaje pico será de alrededor de 12V * 1.414 = 17V. Después de regular a CC, esto caerá un poco (menos una caída de diodo de silicio de 0.7V y algo más dependiendo de la corriente consumida), así que digamos que es de aproximadamente 16V.

Entonces, sabemos que nuestro regulador debe poder manejar un voltaje de entrada de al menos 17 V (digamos 20 V para el espacio libre) y pasar al menos 25 mA.
También podemos calcular la potencia que necesita para disiparse. Agregaremos un par de mA a la corriente de salida como una estimación aproximada de la corriente de control utilizada para regular la salida, por lo que:

(16V - 10V) * (25mA + 2mA) = 162mW

Elegí un par de reguladores LDO, el LT1761 y su complemento negativo LT1964 . Ambos reguladores pueden manejar un voltaje de entrada desde 1.22V hasta 20V (-1.22 a -20V para el LT1964), hasta 100mA para el LT1761 y 200mA para el LT1964. Ambos vienen en un bonito y pequeño paquete SOT-23.
Para verificar si el paquete puede manejar la potencia requerida, vemos en la página 2 de la(s) hoja(s) de datos, la resistencia térmica para la unión al ambiente puede estar entre 125 °C/W y 250 °C/W. El valor depende del diseño de la placa: un plano de cobre grueso debajo del IC y trazos gruesos ayudarán a reducir el valor.

Para estar seguros, elegiremos el valor más alto y calcularemos:
0,162 W * 250 °C = 40,5 °C de aumento máximo por encima de la temperatura ambiente a 25 mA.

Entonces, si observamos la temperatura máxima de funcionamiento de 125 °C, podemos calcular el límite máximo de funcionamiento ambiental:
125 °C - 40,5 °C = 84,5 °C.
Así que tenemos un límite superior decente, el regulador manejará bien este nivel de potencia.

Finalmente, aquí hay una idea muy aproximada del circuito (ignore los números de parte del diodo, cualquier diodo de silicio de uso general como un 1N400x servirá aquí). No he leído la hoja de datos, solo incluí los valores típicos de capacitores y resistencias, así que trate esto solo como un punto de partida, lea las hojas de datos detenidamente y ajústelas según sea necesario. Rload y Rload2 absorben los 25 mA de cada riel para probar los rieles de salida de +10 V y -10 V:

Fuente de alimentación de doble riel +-10V

Tenga en cuenta que todos los cruces de cuatro vías tienen todos los cables conectados (esto generalmente está mal visto en los esquemas y fue un descuido de mi parte ... Se prefieren los cruces escalonados para dejar en claro qué cables están conectados y cuáles están "pasando")

Simulación (el azul es 120 V principal, el verde es 12 V secundario, el rojo es +10 V y el azul claro es -10 V; observe la escala en los dos últimos, la ondulación es solo ~ 20 mV y puede reducirse con más filtrado si lo desea):

Simulación de fuente de alimentación