> ## Documentation Index > Fetch the complete documentation index at: https://apuntes.simulab.es/llms.txt > Use this file to discover all available pages before exploring further. # Fuente de alimentación: transformador, rectificador, filtro y regulador > Cómo funciona una fuente de alimentación lineal: transformador, rectificador de media onda y de onda completa (puente de diodos), filtro con condensador y tensión de rizado, regulador zener y reguladores integrados (7805, LM317), y comparación con las fuentes conmutadas, con ejemplos de diseño resueltos. Casi todos los circuitos electrónicos funcionan con **corriente continua** de unos pocos voltios, pero el enchufe da **alterna** de 230 V. La **fuente de alimentación** hace la conversión en cuatro pasos: bajar la tensión, convertirla en una sola polaridad, alisarla y mantenerla constante. Cada paso es un bloque sencillo que se entiende con lo que ya se sabe del [diodo](https://apuntes.simulab.es/electronica/componentes/diodo.md) y del condensador. ## Lo que vas a aprender * Los cuatro bloques de una fuente lineal. * Cómo funciona el transformador. * Los rectificadores de media onda y de onda completa. * El filtro con condensador y la tensión de rizado. * La regulación con zener y con reguladores integrados. * La diferencia entre fuentes lineales y conmutadas. ## Fundamentos teóricos ### Los cuatro bloques ``` 230 V AC → [Transformador] → 12 V AC → [Rectificador] → pulsos → [Filtro] → continua con rizado → [Regulador] → 5 V constantes ``` ### Transformador Baja la tensión alterna según la relación de espiras (ver [inducción electromagnética](https://apuntes.simulab.es/fisica/electromagnetismo/induccion-electromagnetica.md)): $$ \frac{V_2}{V_1} = \frac{N_2}{N_1} $$ Además, **aísla** el circuito de la red, por seguridad. Recuerda que los voltios de un transformador son **eficaces**: uno de 12 V da picos de $12\sqrt2 = 17$ V. ### Rectificador | Tipo | Diodos | Salida | Frecuencia del rizado | Tensión de pico de salida | | - | - | - | - | - | | Media onda | 1 | Solo los semiciclos positivos | $f$ (50 Hz) | $V_p - 0{,}7$ V | | Onda completa con toma media | 2 | Los dos semiciclos | $2f$ (100 Hz) | $V_p - 0{,}7$ V | | **Puente de diodos** | 4 | Los dos semiciclos | $2f$ (100 Hz) | $V_p - 1{,}4$ V | El puente es el más usado: en cada semiciclo conducen dos diodos en serie, por eso se pierden 1,4 V. ### Filtro con condensador Un condensador grande en paralelo con la salida se carga en los picos y se descarga lentamente sobre la carga entre pico y pico. La salida queda casi continua, con un pequeño **rizado**: $$ V_r \approx \frac{I}{f_r\,C} $$ donde $I$ es la corriente de carga y $f_r$ la frecuencia del rizado (100 Hz con onda completa). Para menos rizado: más capacidad o más frecuencia. La tensión media es $V_p - \frac{V_r}{2}$. ### Regulador El rizado y las variaciones de la red o de la carga se eliminan con un regulador: * **Diodo zener:** en inversa mantiene una tensión casi constante $V_Z$. Con una resistencia en serie, es el regulador más simple, pero solo para corrientes pequeñas. * **Reguladores integrados lineales:** el **7805** da 5 V fijos (el 7812, 12 V…); el **LM317**, una tensión ajustable con dos resistencias: $$ V_{\text{salida}} = 1{,}25\left(1 + \frac{R_2}{R_1}\right) $$ Necesitan que la entrada supere la salida en una **tensión de caída** (*dropout*), unos 2 V en el 7805 (los LDO bajan a 0,1–0,5 V). **Potencia disipada** en un regulador lineal: $P = (V_{\text{entrada}} - V_{\text{salida}})\cdot I$. Si es grande, necesita disipador. ### Fuentes conmutadas Los cargadores de móvil y las fuentes de ordenador son **conmutadas**: rectifican directamente la red, trocean la continua a decenas o cientos de kHz con un [MOSFET](https://apuntes.simulab.es/electronica/analogica/mosfet.md), la pasan por un transformador diminuto (a alta frecuencia basta uno pequeño) y vuelven a rectificar y filtrar. | | Lineal | Conmutada | | - | - | - | | Rendimiento | 30–60 % | 80–95 % | | Tamaño y peso | Grande (transformador de 50 Hz) | Pequeña | | Ruido | Muy bajo | Mayor (interferencias de alta frecuencia) | | Uso | Audio, laboratorio, circuitos sensibles | Casi todo lo demás | ## Ejemplos resueltos > [accordion] Ejemplo 1 · Tensión tras el puente > > Un transformador de 230 V a 9 V eficaces. Pico: $9\sqrt2 = 12{,}7$ V. Tras el puente: $12{,}7 - 1{,}4 = 11{,}3$ V de pico. > [accordion] Ejemplo 2 · Calcular el condensador > > Con la salida anterior y una carga de 0,5 A, se quiere un rizado máximo de 1 V. $C = \frac{I}{f_r V_r} = \frac{0{,}5}{100\cdot1} = 5000$ µF. Se elige 4700 µF (rizado 1,06 V) o 6800 µF. > > La tensión mínima, $11{,}3 - 1 = 10{,}3$ V, debe superar la de salida del regulador más su caída. > [accordion] Ejemplo 3 · Regulador 7805 > > Con la entrada anterior (media unos 10,8 V) y 0,5 A: $P = (10{,}8 - 5)\cdot0{,}5 = 2{,}9$ W. Hace falta disipador. Con un transformador de 7 V se reduciría la potencia, pero hay que comprobar que la entrada nunca baje de 7 V. > [accordion] Ejemplo 4 · LM317 ajustable > > Para 3,3 V con $R_1 = 240$ Ω: $R_2 = 240\left(\frac{3{,}3}{1{,}25} - 1\right) = 394$ Ω. Con el valor normalizado de 390 Ω salen 3,28 V. > [accordion] Ejemplo 5 · Zener > > Un zener de 5,1 V alimentado desde 12 V para una carga de 20 mA. Si se quiere que por el zener pasen al menos 5 mA: $R = \frac{12 - 5{,}1}{0{,}025} = 276$ Ω, se elige 270 Ω. El zener disipa como mucho $5{,}1\cdot0{,}0256 = 0{,}13$ W si se desconecta la carga. ## Errores frecuentes * **Usar la tensión eficaz como si fuera la de pico** al calcular la salida del rectificador. * **Olvidar las caídas de los diodos** (0,7 V cada uno; 1,4 V en un puente). * **Calcular el rizado con 50 Hz** en un rectificador de onda completa (es 100 Hz). * **Elegir un condensador con tensión nominal insuficiente.** Debe superar con margen la tensión de pico. * **No poner disipador** a un regulador lineal que cae muchos voltios con mucha corriente. ## Preguntas frecuentes > [accordion] ¿Por qué los cargadores modernos pesan tan poco? > > Porque son fuentes conmutadas: al trabajar a decenas de kHz en lugar de 50 Hz, el transformador puede ser cientos de veces más pequeño. Los cargadores rápidos más recientes usan transistores de nitruro de galio (GaN), que conmutan aún más rápido con menos pérdidas. > [accordion] ¿Qué es una fuente de alimentación simétrica? > > Una que da tensiones positiva y negativa respecto de masa, como ±15 V, para alimentar [amplificadores operacionales](https://apuntes.simulab.es/electronica/analogica/amplificador-operacional.md) o circuitos de audio. Se hace con un transformador con toma media, un puente, dos condensadores y dos reguladores (por ejemplo, 7815 y 7915). ## Temas relacionados > [card] [El diodo](https://apuntes.simulab.es/electronica/componentes/diodo.md) > > La curva del diodo y su punto de trabajo. > [card] [Circuitos RC y RL](https://apuntes.simulab.es/fisica/electricidad/circuitos-rc.md) > > La descarga del condensador del filtro. > [card] [Potencia eléctrica](https://apuntes.simulab.es/electronica/componentes/potencia-electrica.md) > > La potencia que disipa el regulador. 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