LU 1 EHR




Fuente de 20 Amperes.




Los Radioaficionados siempre tenemos la necesidad de una buena fuente de alimentaci˛n ; para equipar nuestro shack y no tener problemas con los equipos de transmisi˛n.
TambiŔn es necesario que sea del voltaje y amperaje suficiente y sobre todas las cosas que sea estabilizada y cortocircuitable.
Esta fuente es de 20 amperes y se alimenta con los 220/240 voltios de la linea domiciliaria.   (...HI HI HI..! usina mediante...)
Todo depende del transformador que utilicemos.
El circuito de protecci˛n funcionarÓ al encender la fuente.
La mayorýa de los componentes son conocidos y econ˛micos; esto no significa que sean inapropiados, como para que el proyecto, al finalizarlo, no sea de la mejor calidad y ˛ptimo funcionamiento.
La tensi˛n de salida serÓ de 13,8 volts aproximadamente y podrÓ ser ajustada a gusto.
Bueno, vayamos al principio del proyecto.
En este caso empezaremos por el trafo y sus caracterýsticas.
Se supone que el trafo lo bobinamos nosotros o lo encargamos a un tŔcnico bobinador.


     En todo caso, los datos son los siguientes:


    Tensi˛n de linea (primario): 220/240 volts.
    Tensi˛n de salida (secundario) 18 volts.
    Capacidad: 400 watts.(Como mýnimo, para lograr los 20 amp.)
    Chapas de silicio; de grano orientado ˛ superior.

    El circuito rectificador serýa algo asý:



Si observan el circuito rectificador, verÓn que a la entrada hay dos fusibles de 5 Amperes que protejen al trafo de alta tensi˛n pico de linea domiciliaria.
En la figura de abajo se observa que he agregado al circuito rectificador otros dos fusibles, pero a la salida de los 25 Volts.
Esto es por/para protecci˛n de alto consumo.
Pero tambiŔn podemos poner estos dos fusibles a la salida de la fuente, para protecci˛n por alto consumo del equipo alimentado; esto queda a criterio de cada uno, ya que no es conveniente tantos fusibles.
Como dato, comento que la fuente Kenwood PS30 tiene un fusible 15 Amperes a la salida de los 13,8 Volts. y otro fusible de 20 Amperes a la salida del puente rectificador, adentro del gabinete, soldado en directo y bastante inc˛modo de cambiar, en caso de abrirse el mismo.
Mi IC706MKIIG tiene los (2) fusibles en el cable de alimentaci˛n del equipo (como verÓn, no hay nada escrito sobre gustos ¨ opiniones).




    Ahora, observemos el circuito estabilizador y de protecci˛n.







    Los componentes necesarios son los siguientes:


    4 - 2N3055.
    1 - Darlington BDX53.
    1 - CI 741.
    1 - BT 106.
    2 - R de 470 ohms.
    1 - R de 180 ohms.
    2 - R de 2K2 ohms.
    1 - Preset de 2K5 ohms.
    1 - Preset de 22K ohms.
    4 - R de o,1 ohms / 5 watts (˛ +).
    4 - R de o,15 ohms / 5 watts (˛ +)(˛ 2 de 0,30 ohms en paralelo).
    1 - R de 15 ohms / 5 watts.
    1 - R1 - Relay 25 volts.
    1 - R2 - Relay 12 Volts.
    1 - Diodo Zener de 5,6 volts.
    1 - Electrolýtico 10 µF x 50V.
    1 - Electrolýtico 1000 µF x 16V.
    1 - Portafusible 30Amp.
    2 - Fusible 5A.
    2 - Fusibles de 20A.
    1 - Lave interruptora de 10 Amper.
    1 - Puente rectificador de 35/30 (volts/amperes).
    1 - Disipador para instalar los (4) 2N3055.(*1)
    1 - Disipador para el puente rectificador. (*2)
    1 - Juego de bornes (˛ bornera), cuidando que los colores sean Rojo para el positivo (+) y
          Negro ˛ Verde para el negativo (negro mejor).

       - Separadores y aisladores de mica y pasta de siliconas para los 2N3055.(*3)
       - Conjunto de capacitores para 40000 µF x 35 Volts.(*4)
       - Alambre (cables) para conectar el circuito principal, forrados de 6mm.de secci˛n.
       - Pertinax suficiente para dise˝ar las placas impresas (circuitos impresos).
       - Un gabinete para albergar todos los componente de la fuente. (*5)


Componentes opcionales:


    1 - LED -Diodo electro luminoso (rojo).
    1 - Indicador de volts ( Voltýmetro ).
    1 - Indicador de amperes ( Amperýmetro ).


(*1) - En vez de usar un disipador comercial, se me ocurre utilizar la cara posterior del mismo gabinete.
En este caso hay que colocarle un ventilador similar ˛ igual a los que se usan en las computadoras.
(*2)- El puente rectificador tambiŔn podrýa ser instalado sobre el mismo gabinete ; en el piso, cuidando que no se ponga en corto con la chapa (afirmar con alg¨n tipo de soporte).
(*3) - Esto es muy importante porque los 2N3055 deben estar totalmente aislados (flotantes) y presentar un muy buen contacto (no electrico) con el elemento disipador; la grasa de siliconas debe usarse para lograr ese buen contacto fýsico y debe aplicarse entre los aisladores de mica y la base del mismo transistor. Los contactos deben realizarse con alambre (cable) de 6mm. de secci˛n (creo que con 4mm.de secci˛n (alambre de muy buena calidad), serýa suficiente). Las patitas de los 2N3055 deben estar encanutadas con anillos de cerÓmica, týpicos.
(*4) - Que tema Ŕste..! Bueno, yo utilizarŔ unos viejos (en buen estado) capacitores de aparatos de radio antiguos. Cuando se terminen, recurrýrŔ a la casa Surplus® que estÓ en la Av.de los Contituyentes N║3840 - Capital Federal - CAdeBA..
(*5) - En mi caso, siempre he utilizado gabinetes a medida.   Los comerciales, ademßs de ser costosos, no siempre son del tama˝o exacto a nuestra necesidad.
   Por ello, me voy a una dobladora de chapa (con el dibujo y las medidas en un papel) y me hago doblar el gabinete a mi gusto, en doble U.   "U" Base/Tapa "U" y listo.   


Un comentario antes de seguir: No creo que tengan dificultad para conseguir los 2N3055, pero por las dudas, vÓ el dato de reemplazos. Pueden utilizar el TIP33B, el BDY39, ˛ el BDY20; en este orden seg¨n mi gusto, pero quiero aclarar que el 2N3055 es la excelencia para esta fuente. Segundo comentario: La PS30 de Kenwood, estß regulada y estabilizada con dos 2N5885, un 2SA671B y un 2SC733Y con el resultado que ya conocemos, ˛ptimo.


Bien, ya tenemos el gabinete,el trafo y el resto de los componentes.

La disposici˛n de los componentes debemos planificarla antes de comenzar el montaje.
No es crýtica la ubicaci˛n de los mismos, pero no vamos a poner los transistores 2N3055 en el piso y el transformador en un Óngulo del gabinete (base). Si hicieramos Ŕsto ¨ltimo, al levantarla, el peso harýa un desequilibrio peligroso y podrýa escapÓrsenos de la manos y caer al suelo; por lo tanto yo lo coloco justo en el centro del gabinete (base). Esto no quiere decir que, si no cabe una plaqueta o el relay, no pueda correr el trafo un centimetro a la derecha ˛ hacia adelante ˛ dos tambiŔn.
Por eso les digo que planifiquen el gabinete primero y luego la disposýci˛n de los componentes.


Yo tomo una cartulina blanca (puede ser amarilla ˛ si prefiere rosa claro...(), dibujo un rectÓngulo de lo que imagino serÓ la base del gabinete y coloco los componentes y los circunscribo a cada uno de ellos. TambiŔn puedo distribuýr los componentes en una cartulina en blanco y los voy ubicando de distintas formas hasta llegar a la que considero mÓs ˛ptima, trato de reducir los espacios (no mucho al principio) y luego dibujo el contorno exterior. FÝjense que en cada uno de los lados he dejado un centimetro de "luz", para que, al colocar la tapa, Ŕsta, no roce los componentes (si pueden dejar mas espacio, mejor).


Algo asý:





Bien, ahora veamos el ˛ el conjunto de capacitores que debe tener 40.000 µF a 35 volts.


Si el voltaje de trabajo es mayor, tambiŔn sirve, claro que si el tama˝o es mayor, entonces el gabinete debe ser mas grande. Si no consiguen de esa capacidad, pueden colocar varios hasta lograr los 40.000 µF; esto tambiŔn harÓ que el gabinete sea de mayor tama˝o. El capacitor que vemos abajo,es de una capacidad de 42000 µF a 25 volts de trabajo,de una antigua computadora tipo ropero IBM®; sirve, pero lo mejor serýa de unos 35 volts de pico para mas seguridad.


Este/estos capacitor/es, proveerÓn una ondulaci˛n optima, el residual mÝnimo y se cargarÓn a la tensýon de pico que en nuestro caso serÓ de de 18,2 a 18,5 volts. La tensi˛n final serÓ de aproximadamente 25 Volts. Los capacitores, al encender la fuente, se presentan como un corto en cuanto al transformador y tambiŔn para el rectificador puente; Ŕste efecto es peligroso y puede llegar a deteriorar los mismos. Para evitar el riesgo de que esto suceda, la fuente deberÓ tener un circuito de protecci˛n para que en el preciso momento del encendido, la tensi˛n se reduzca por el solo hecho de haber colocado una resistencia de 15 ohms a 5 Watts.,ubicada en el circuito primario del transformador.Cuando la corriente (25 Volts)llega al punto de entrada al circuito, se activa el Relay 1 y la conducci˛n se normaliza pasando directamente al trafo; esta acci˛n dura aproximadamente un segundo.


La acci˛n es muy rÓpida:




De esta manera, al reducir la tansi˛n e intensidad de la corriente por un lapso de un (1) segundo (±) , el/los capacitor/es, se cargan hasta la tensi˛n de funcionamiento ˛ptimo, establecida en el ajuste. Esto hace que el relay cortocircuite la resistencia de 15 ohms.; esto lo apreciamos en la figura de arriba.


El 741 y la estabilizaci˛n de la fuente:




El integrado CI741 se ubica justamente en la parte esencial de la fuente.
Este componente es econ˛mico y muy conocido; es eficiente en todo sentido.
En el circuito vemos el divisor de tensi˛n, formado por la resietencia de 2K2 y el Zener de 5,6V, desde donde se toma la tensi˛n estable de referencia para aplicarla a la patita N░ 3 del CI 741.
A la patita N░ 2 se le aplicarÓ la tensi˛n que proviene del otro divisor de tensi˛n conectado a la salida de la fuente y que puede variar entre sus lýmites mediante la resistencia variable de 2,5K.


He aquý el lugar mas importante de la fuente, ya que con Ŕsta resistencia (reset), ajustaremos la tensi˛n de salida de trabajo de la fuente a 13,8 volts ˛ a gusto y necesidad del usuario (recuerde que la tensi˛n mÓxima que soportan los equipos es de 15V, tensi˛n del alternador que carga la baterýa de los automoviles).
Ojo, no sobrepase el lýmite, y ademßs recuerde que el voltaje convencional es de 13,8.
La estabilizaci˛n del circuito es muy importante. Si la tensi˛n de la patita N░ 2 del CI741 es inferior a la correspondiente a la de la patita N░3 (voltaje zener), la tensi˛n de salida (patita N░6) aumentarÓ y el Transistor Darlington BDX53, harÓ que circule mas corriente por la base de los transistores 2N3055 . Entonces,aumentarÓ el voltaje de salida hasta llegar a la resistencia de 2,5K, a la tensi˛n de zener, con lo cual se estabilizarÓ la conducci˛n de los transistores 2N3055 y por lo tanto la tensi˛n final (de salida).
El circuito de protecci˛n por cortocircuitos (˛ por sobrepasar la intensidad prefijada) se centra en la resistencia variable (preset) de 22K (en relaci˛n al tiristor BT106). En paralelo con el preset de 22K.colocaremos las cuatro resistencias de 0,1 ohms.


    Como se indica a continuaci˛n:




Las cuatro resistencia se deben conectar como se indica en el dibujo; dos en serie y cada serie de dos, en paralelo.
Cuando por las resistencia circula la intensidad de 20 Amperes, se producirÓ una caýda de tensi˛n de aprox. 2V y regulando correctamente la resistencia de 22K, el tiristor BT106 entrarÓ a conducir y activarÓ el relay R2 (Ŕste relay es de 12 Volts, nominal).
Al activarse el relay, la base del Darlington BDX53 se pondrÓ a masa y la tensi˛n de salida serÓ de 0 (cero) volts. El amperaje tambiŔn serÓ de 0 amperes.
En ese momento el tiristor y el relay R2 quedarÓn activados hasta pasado un tiempo despuŔs de desconectada la fuente. Por gusto nomÓs, observe la resistencia de 470 ohms que estÓ en serie con el relay R2. Repito, Ŕste relay es de 12Volts., nominal.
Se usarÓn 4 transistores 2N3055 conectados en paralelo y balanceados entre sý, mediante unas resistencias de 0,15 ohms o dos de 0,30 en paralelo por cada transistor conectadas en los emisores, como puede observarse:



Los transistores 2N3055 , deben montarse en un disipador, para amortiguar el calor generado durante el trabajo. Arriba, yo sugerý, que lo mas econ˛mico es colocarlos en la parte porterior del gabinete, y asý, toda la chapa (del gabinete) hace de disipador; con Ŕsto se ahorran el disipador y ademas, espacio y peso. Si se los coloca en la parte trasera (posterior) del gabinete, repito, hay que tener mucho cuidado, tambiŔn, en que estŔn bien aislados del metal(mica y pasta de siliconas mediante), pero tambiŔn recomiendo un ventilador de los que se usa en las computadoras de 1½" (pulgadas). Si usan un disipador, el ventilador tambiŔn va a ser necesario para extraer el aire caliente del interior de la fuente (aunque va a ser mas bajo en Grados C°).-
Un detalle: El calor que tomarÓ la chapa del gabinete, producira calor interior. El ventilador no se colocarÓ para enfriar los transistores 2N3055 , sino para sacar el calor que estarÓ dentro del gabinete, por lo que el ventilador,debera tomar (extraer) el calor interior y sacarlo hacia afuera. Explico esto, porque al colocar el ventilador no debe mandar aire hacia adentro sino sacarlo (extraerlo); coloque el ventilador donde mas le sea c˛modo, dentro del gabinete y con las paletas en el sentido opuerto al standard (mÓs que ventilador, serÓ un extractor. OK?).
Estamos llegando al final y queda pendiente el led indicador y los relojes, amperýmetro y voltýmetro.
Como indiquŔ arriba, esto es opcional, recuerdan (seguramente tienen una) la fuente Kenwood® PS-30, que solamente tiene un miniLED y chau.
Como a los Viva Argentina..! argentinos, nos gusta ver ˛ al menos poder imaginarnos que estÓ sucediendo en nuestras transmisiones, lo indicado serýa que la fuente no fuera ciega como la PS-30 (en realidad la PS-30 no necesita ser controlada por nada ni por nadie, ya que siempre funciona bien..!), pero agregarle los relojes implica mayor gasto (el LED poca plata).
Empecemos por el LED. Lo ideal,serýa a mi parecer (y gusto), que se lo conecte a la salida del puente rectificador, seg¨n se indica en el siguiente dibujo:



El diodo LED se debe instalar en el frente del gabinete; comunmente se lo instala para indicar que la fuente esta encendida. Para hacer electricamente sencilla la instalaci˛n del Diodo LED,es en forma directa con una resistencia, seg¨n lo indicado.
Tenga en cuenta que el LED tiene una "patita corta y una larga"; fýjese en el circuito de conexi˛n que la larga es positivo (+).

Como se vŔ en el dibujo, propongo conectar el LED a la salida de los 18 Volts (TF=Tensi˛n de Fuente) rectificados (corriente continua),ya que lo utilizo solamente para que me indique precisamente eso; que hay corriente continua (rectificada)que alimenta a la etapa estabilizadora y protectora. TambiÚn se puede instalar otro led para saber si llega la tensi˛n de 13,8Volts a la bornera,etc. Pero no vamos a instalar una docena de LEDs. A lo sumo dos (uno Rojo y otro Verde (˛ Amarillo)); uno de encendido y otro de tensi˛n de salida. Bueno, a gusto de cada uno. TambiŔn, a gusto, si son redondos,cuadrados ˛ rectangulares,grandes,chicos,etc.


A la salida del puente rectificador hay 18 volts de corriente continua y con un simple cable aereo llevamos la energýa necesaria hasta el frente del gabinete. Haga click en Diodo LED, para conocer algo mas sobre el tema. Ahhhhh, me olvidaba. Si ponemos un LED que no sea rojo, la resistencia de disparo del LED varýa; sý, seg¨n el color, porque cada color tiene una caýda de tensi˛n distinta. Les doy tres ejemplos, los mas comunes. Si el LED es Rojo la caýda de tensi˛n es 1,6 V. Si es Amarillo la caýda es 1,9 V. Si es Verde es 2,4 Volts. Si fuera Rojo Alta Luminosidad serýa 1,9 Volts.

La f˛rmula mas simple para calcular la resistencia polarizadora que impone la intensidad de corriente es (en el caso de un LED Rojo) la siguiente:


Donde E es la tensi˛n del punto a conectar (C.C.) V es la caýda de tensi˛n del LED y 0,015 son los mA que debe circular por el Led (esta intensidad es la mas recomendada para un LED).


Cambie el voltaje de alimentaci˛n y la caýda de tensi˛n seg¨n el LED y tendrÓ el valor de la resistencia necesaria para acompa˝ar la polarizaci˛n.



Tanto el LED, como los relojes Amperimetro y Voltýmetro deben colocarse arriba (en el frente).
Esto es para que en el caso de colocarlo sobre la mesa del Shack, otros accesorios no impidan verlos claramente, a golpe de vista, ya que por experiencia no dejo de controlarlos mientras opero mi manipulador.
En lo posible, simŔtricos, por una cuesti˛n de estŔtica.
El LED, yo lo ubicarýa en el centro, arriba, entre los relojes (instrumentos), formando un trýangulo. Debajo del LED, la llave interruptora (de al menos 10 Amper)y la bornera (aunque recomiendo instalarla atrÓs, debajo de los 2N3055 ).
Aqui una aclaraci˛n de porque atrÓs. Si el Shack de ustedes tiene acceso trasero para atender los equipos mas comodamente, la desconexi˛n se hace mÓs rÓpida en caso de urgente necesidad; si pone la bornera adelante (mi fuente Fahyr tiene los bornes adelante) ademßs de inc˛modos, son un peligro permanente; nunca hay forma de protejer las mariposas de bronce de que rocen con algo metÓlico que estŔ sobre la mesa.


Cuando hablamos de colocar instrumentos indicadores en el gabinete de la fuente que construýmos,debemos saber (recordar) que cada instrumento tiene una resistencia interna.
Si todos los instrumentos tuvieran la misma resistencia interna, les indicarýa como conectarlos.
No puedo hacerlo en este proyecto, porque no puedo saber que instrumento tendrÓn disponible y por ello desconozco la resistencia interna del mismo; ahora sý, les voy a indicar donde instalarlo (en que lugar conectarlo) ,pero la resistencia shunt necesaria (R2 en el dibujo) la deben calcular ustedes.


Pongan mucha atenci˛n a esto, porque el instrumento indicarÓ cualquier cosa.
La f˛rmula para calcular la resistencia Shunt de conexi˛n de un amperýmetro es la siguiente:

Aqui va la f˛rmula del shunt.(del amperýmetro).


El amperýmetro se conecta en la rama positiva a la salida del rectificador puente, conexi˛n en serie, lugar en el que hay que controlar por defecto (recuerde que esta medici˛n, es de consumo en la fuente, no del equipo alimentado).


El voltýmetro se puede conectar en el circuito donde mejor le parece. Conexi˛n en paralelo. Si quiere controlar la tensi˛n a la salida del rectificador, instÓlelo junto con el amperýmetro, si quiere controlar el voltaje de salida, instÓlelo en los bornes de salida.
Si el instrumento que consiga, es por ejemplo hasta 20 Volts (los que se utilizan en los automoviles son casi siempre hasta 18 volts), se puede colocar (conectar)en directo como se ve en dibujo, si por ejemplo no tiene escala escrita hay que saber hasta cuanto soporta en directo.
En este caso comience a medir el voltaje de plena escala con una pila de 1,5 volts y aumente hasta llegar a plena escala.
El problema esta en el devanado de la bobina interna y los ˛rganos internos mecÓnicos del instrumento.
Para ello es necesario utilizar una resistencia (R1), en serie, (en el amperýmetro es en paralelo) que permitirÓ ampliar la escala del instrumento (ver dibujo).


La f˛rmula es la siguiente:


Se podrýa conectar a la salida de los 13,8Volts:


LLegamos al final. Quedaron algunos detalles que irŔ ampliando a medida que tenga tiempo y que agregarŔ a este artýculo. Pero lo importante, y antes de finalizar, es decirles algunas de las consideraciones y precauciones que se deben tomar antes de emprender la construcci˛n, durante, y al finalizar la misma. Nuestro colega y amigo Luis.A del Molino, EA3OG, de Barcelona,escribi˛ un artýculo muy interesante en la Revista CQ Radio Amateur Edici˛n Espa˝ola, Febrero del┤90, pÓg.27/29, que titul˛ "Las Fuentes de Alimentaci˛n (Peligro Inminente)" que ustedes deberýan leerlo ; pero para aquellos que no tengan ese ejemplar de CQ Radio Amateur, les sintetizarŔ el artýculo y agregarŔ algunos conceptos y consejos mýos. Si somos expertos (˛ creemos serlo...)sabremos que trabajar con altas tensiones y mucho amperaje (es mucho mas peligroso el amperaje que el voltaje), es peligroso.
Los 220/240 voltios de la red domiciliaria ya representa un peligro.
Hay que tener mucho cuidado y trabajar sin alimentaci˛n del transformador.
Hacemos la pruebas de las tensiones del primario y secundario y hasta que hayamos terminado de montar todo (y verificado por lo menos tres veces de no haber hecho mal las conexiones), no volver a ponerlo en servicio. Lo ideal es montar todos los componentes en el gabinete dejando el espacio para el trafo y conectarlo (soldar las conexiones) al final.
Exagerado..? Tal vez..!, pero mas vale prevenir, que luego (si hay luego...), no poder curar.






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