Diseño y desarrollo de una fuente de alimentación para laboratorio, de tensión y corriente ajustables (0-20V 0-1A), para su uso en el diseño de prototipos electrónicos

Abstract

[ES] Una fuente de alimentación para su empleo en diseño electrónico y el ensayo de prototipos debe poseer una serie de capacidades y características que escapan a la mayoría de los equipos comerciales existentes en el mercado a precios modestos, en concreto, nos referirnos a la posibilidad del ajuste de corrientes máximas de salida con una alta resolución, la rápida conexión y desconexión del equipo alimentado, la respuesta dinámica ante escalones de carga, una buena regulación de la tensión de salida ajustada, etc. Al priorizar estas características frente a la de la eficiencia energética, se ha optado por emplear una topología de fuente lineal basada en amplificadores operacionales y una etapa de potencia de salida basada en transistores funcionando en activa. A pesar de ello, por el rango de potencia escogido, el sistema final tendrá unas dimensiones compactas y un diseño elegante que lo convertirán en un equipo útil y de manejo agradable. El objetivo del presente proyecto es el diseño del esquemático, su simulación electrónica, el diseño de la placa de circuito impreso, su montaje, la implementación completa de la fuente de alimentación y la validación de funcionamiento.

[VL] Una font d’alimentació per al seu ús en el disseny electrònic i l’assaig de prototips ha de posseir una sèrie de capacitats i característiques que escapen a la majoria dels equips comercials existents en el mercat a preus modestos, en concret, ens referim a la possibilitat de l’ajust de corrents màximes d’eixida amb una alta resolució, la ràpida connexió i desconnexió de l’equip alimentat, la resposta dinàmica davant escalons de càrrega, una bona regulació de la tensió d’eixida ajustada, etc. En prioritzar aquestes característiques enfront de la de l’eficiència energètica, s’ha optat per emprar una topologia de font lineal basada en amplificadors operacionals i una etapa de potència d’eixida basada en transistors funcionant en activa. Malgrat això, per el rang de potència triat, el sistema final tindrà unes dimensiones compactes i un disseny elegant que el convertiran en un equip útil i de maneig agradable. L’objectiu del present projecte es el disseny del esquemàtic, la seua simulació electrònica, el disseny de la placa de circuit imprès, el seu muntatge, la implementació completa de la font d’alimentació i la validació de funcionament.

[EN] A power supply for its use in electronic design and prototyping must have a series of capacities and characteristics that escape most commercial equipment on the market at modest prices, specifically, we refer to the possibility of adjusting maximum output currents with high resolution, fast connection and disconnection of the powered charge, the dynamic response to load steps, a good regulation of the adjusted output voltage, and so on. To prioritize these characteristics over that of energy efficiency, it has been opted to employ a linear power supply topology based on operational amplifiers and a transistor-based output power stage operating in active mode. Despite this fact, due to the chosen power range, the final system will have compact dimensions and an elegant design which will make it useful and user-friendly equipment. The objective of this project is the schematic design, its electronic simulation, the design of the printed circuit board, its assembly, the complete implementation of the power supply and the validation of operation.