Reguladores de tensión.

Desde hace tiempo que tengo en mente montar una placa de prototipos que me valga para varios microcontroladores, entre ellos DSPIC y PIC24. Este tipo de microcontroladores, como sabéis, funcionan a la cada vez más extendida tensión de funcionamiento de 3,3 voltios. Lo más cómodo seria alimentar el sistema con un adaptador típico de 9 voltios por lo que tenemos que bajar la tensión desde los 9 voltios hasta lo 3,3.

Para hacer esta faena existen en el mercado infinidad de reguladores lineales (LDO), de los cuales lo más conocidos son la serie 78XX, como el 7805 para 5 voltios, 7809 para 9 voltios, y sus equivalentes para tensiones negativas como son el 7905 y el 7909. Hasta hace poco tiempo, el menor de la familia era el 7805, por lo que la tensión mínima que podíamos regular era de 5 voltios. Por supuesto, ahora tenemos reguladores de 3,3 voltios, pero, por ejemplo, los reguladores de 3,3 voltios de microchip tienen limitaciones, bien de tensión de entrada, aceptando hasta 6 voltios, o bien por corriente de salida, no pudiendo suministrar corrientes de más de 0,150 A, teniendo en cuenta que un led consume 0,02 A, no podemos encender un puerto completo de 8 bits con este regulador. Existe también ahora el regulador 7833 pero su precio es bastante mayor que el de sus hermanos mayores. La opción que opción que he elegido para alimentar mi sistema de 3,3 voltios ha sido utilizar un regulador de tensión variable, en concreto el LM317.

Este regulador permite tensiones de entrada realmente altas, en concreto permite que entre la salida y la entrada haya una tensión diferencial de hasta 40 voltios, además, el regulador con encapsulado TO220 permite corrientes de salida de hasta 1,5 amperios, por lo que es ideal para mi sistema. Como veis en la imagen, a diferencia de los reguladores de la serie 78XX, este integrado no tiene terminal de masa, a cambio tiene un terminal de ajuste (ADJ), y dependiendo del valor de la resistencia R1 y R2 obtenemos una tensión de salida. La tensión de salida de estos reguladores se puede obtener fácilmente sabiendo que el regulador, lo único que hace es mantener una tensión constante entre el terminal de ajuste ADJ y el terminal de salida Vout, es decir, la tensión de salida serán 1,25 mas la tensión de R2. El cálculo de la tensión de salida es el siguiente:

Suponiendo que la corriente Iadj sea 0. Esto en realidad no es cierto, pero el fabricante nos asegura que esa corriente no será superior a 100uA, por lo que si utilizamos resistencias de bajo valor, menores de 500 ohm no tiene porque haber problema. En este caso no hace falta hacer toda la deducción ya que en el datasheet nos da la ecuación de la tensión de salida:

Así pues si queremos 3,3 voltios podemos poner R1 de 220, y R2 de 360 de esta forma obtenemos 3,3 voltios, como se ve en la simulación:

Aunque nos vendan tan solo este regulador como regulador variable, cualquiera de la familia 78XX nos valdría para el mismo propósito, por ejemplo, si yo hago el mismo montaje para un regulador 7805, el regulador se va a encargar de que entre su patilla GND y su patilla Vout hayan 5 voltios. Así pues podemos generalizar nuestra ecuación para cualquier regulador de la siguiente forma:

Claro está que si el regulador es un 7805, la tensión mínima que podemos obtener son 5 voltios, y ahí reside la ventaja de LM317, que su tensión de referencia es muy pequeña, 1,25 voltios.

Por ejemplo imaginad que tenéis un circuito de  en el cual necesitáis 10 voltios. No existen reguladores de esa tensión, pero disponéis en casa de un regulador LM7805, aplicando la ecuación anterior vemos que si ponemos R1 = R2, la tensión de salida que obtenemos es el doble de la de entrada, y si lo simulamos realmente obtenemos lo que toca:

Espero que esta entrada os sirva de ayuda ya que el tema de los reguladores es interesante por el hecho de poder construir de forma rápida cualquier fuente de alimentación auxiliar.