CONVERTIDORES Y CARGADORES DE BATERIAS
Aquí se plantean casos muy usuales: se dispone de baterías de distinta tensión y se necesita alimentar con 220V de alterna, o bien en contínua pero con una tensión mayor que la de que se dispone. Es un caso típico contar con baterías de automóvil, 12Vcc, y necesitar corriente de línea para poner en funcionamiento equipos de diferente naturaleza. Veremos cómo puden emplearse baterías de 12Vcc para generar una corriente alterna de 220Vcc capaz de entregar una potencia relativamente aceptable. Asimismo, a partir de una batería de 6Vcc se obtendrán 12Vcc. Se propone una solución para el caso en que se cuente con una fuente de simple polaridad y se necesite una fuente partida. Luego se presentará un cargador de baterías para completar este conjunto de diseños muy útiles.
Quizás resulte más fácil comprender cómo a partir de la corriente de línea se pueda obtener una fuente de tensión continua de menor valor, por ejemplo 9Vcc, empleando un transformador y los circuitos de rectificado y filtro. El responsable de bajar la tensión es el transformador, que según sus arrollamientos del primario y secundario tendr una relación de transformación tal que a la salida se obtenga el porcentaje deseado de la tensión de línea. Luego es sencillo seguir el circuito de rectificación, cuales diodos conducen según la polaridad presente de la onda de entrada al mismo proveniente del transformador. El filtrado último mediante el capacitor, dará como resultado una tensión contínua luego de que aquél se cargue con la primera subida. Pero ahora se trata no de "bajar" una tensión, sino de incrementarla; y además está el caso en que se la debe hacer oscilar a 50 o 60Hz, a partir de una continua sin sobresaltos como la proveniente de una batería. Tal vez resulte menos simple entender, pero veremos que mediante transformadores y algunos semiconductores se puede lograr sin complicar los circuitos.
Un tipo de semiconductor que se presenta en algunos de los diseños propuestos es el:
AMPLIFICADOR OPERACIONAL.
Se verá más adelante que este es en extremo utilizado en toda clase de circuitos electrónicos. Veremos algunas generalidades sobre ellos, las cuales ampliaremos luego.
fig 1
En general el amplificador operacional tiene entrada diferencial y salida común. En la figura 1 se encuentra el símbolo del operacional, con sus tensiones de entrada diferencial î, y salida Vo. La ganancia del operacional es grande: Ganancia de tensión: Av op.amp. = V salida común / V entrada diferencial Av op.amp. = Vo/î
Las configuraciones posibles son: inversor y no inversor. En la figura 2 se muestran las tensiones de entrada y salida para cada una.
fig 2
La tensión de entrada Vi es muy pequeña es pues es la entrada a un par diferencial, que es una configuración típica de transistores. La figura 3 muestra el modelo incremental de las características comunes de los amplificadores operacionales, ideales y reales.
fig 3
El operacional tiene gran ganancia de tensión, pero hay mucha dispersión; se recurre a realimentación negativa para estabilizar. El circuito realimentado aparece en la figura 4.
Todo circuito realimentado tiene cuatro bloques: Realimentador, Carga, Generador y Amplificador
fig 4
La ganancia de tensión del circuito ser Av=Vo/Vi. Como la resistencia de entrada es muy grande, la entrada diferencial î tiende a cero. Por esta razón la caida de tensión sobre R1 es Vi, y no entra corriente al terminal [-]. Sobre R1 circula la corriente que proviene de R2. Así: Vi / R1 = Vo / (R2+R1); Av = Vo / Vi = (R2+R1) / R1 Av = 1 + R2/R1 Genéricamente la realimentación negativa será como se indica en la figura 5. En todo circuito realimentado se toma algo de la salida y se lo suma a la entrada.
fig 5
En el caso anterior: Vo/Vi = 1/f = 1 + R2/R1 para a.f>>1.Con nodo común a la salida se muestrea tensión y con la malla común se suma tensión (fig.6). Con nodo común a la salida y nodo común a la entrada se muestrea tensión y se suma corriente.
fig 6