Fuente de voltaje variable de 1,25 a 16 V con LM350K
Una fuente de voltaje variable es una de las herramientas más útiles en el banco de trabajo de cualquier aficionado a la electrónica. En este proyecto la construimos con el regulador LM350K, que permite ajustar la salida aproximadamente desde 1,25 V hasta 16 V y, en este diseño, entregar hasta 2,5 A. Te explico cómo funciona, la fórmula para calcular el voltaje de salida con ejemplos, la lista de componentes, cómo disipar el calor y los errores más comunes.
¿Qué es el LM350K?
El LM350 es un regulador de voltaje lineal ajustable de tres terminales, "hermano mayor" del popular LM317. La letra K indica el encapsulado metálico TO-3, ideal para disipar calor. Sus terminales son:
- Entrada (IN): recibe el voltaje sin regular.
- Salida (OUT): entrega el voltaje regulado. En el encapsulado TO-3 la salida es la propia carcasa metálica.
- Ajuste (ADJ): con un divisor de resistencias se fija el voltaje de salida.
El regulador mantiene siempre 1,25 V (voltaje de referencia) entre la salida y el terminal de ajuste. Con esa idea simple se obtiene cualquier voltaje dentro de su rango.
La fórmula del voltaje de salida
La fórmula completa es:
Vo = 1,25 · (1 + R2/R1) + Iadj · R2
donde R1 es la resistencia entre la salida y ADJ, R2 la que va de ADJ a masa (normalmente un potenciómetro) e Iadj la corriente que sale del terminal de ajuste. Esa corriente es muy pequeña (del orden de 50 µA), así que su efecto es despreciable y la fórmula se simplifica a:
Vo = 1,25 · (1 + R2/R1)
Ejemplos resueltos
- Voltaje mínimo: con R2 = 0 Ω (potenciómetro en cero), Vo = 1,25 · (1 + 0) = 1,25 V. Por eso esta fuente no baja a 0 V.
- Con R1 = 240 Ω y R2 = 2,7 kΩ: Vo = 1,25 · (1 + 2700/240) = 1,25 · 12,25 ≈ 15,3 V.
- ¿Qué R2 necesito para 16 V con R1 = 240 Ω? Despejamos: R2 = R1 · (Vo/1,25 − 1) = 240 · (12,8 − 1) = 240 · 11,8 ≈ 2830 Ω. Un potenciómetro de 5 kΩ con una resistencia fija en serie, o uno de 2,5 kΩ con un pequeño ajuste, cubre ese rango.
El efecto de Iadj: con 50 µA y R2 = 2830 Ω, añade unos 0,14 V. Por eso la fórmula simplificada da un valor muy cercano al real.
Lista de componentes
| Componente | Valor sugerido | Función |
|---|---|---|
| Regulador | LM350K (TO-3) | Regulación ajustable |
| Transformador | Secundario de 18 V, 3 A | Reduce la tensión de la red |
| Puente rectificador | Al menos 4 A | Convierte AC en DC pulsante |
| Condensador de filtro | 4700 µF / 35 V | Suaviza la tensión rectificada |
| R1 | 240 Ω (o 120 Ω) | Parte fija del divisor |
| R2 | Potenciómetro de 5 kΩ | Ajuste del voltaje |
| C de entrada | 0,1 µF cerámico | Estabilidad, cerca del regulador |
| C en ADJ | 10 µF | Reduce el rizado de salida |
| C de salida | 1 µF a 100 µF | Mejora la respuesta a cambios de carga |
| Diodos de protección | 1N4002 (x2) | Protegen el regulador al apagar |
| Fusible y disipador | Según el diseño | Seguridad y control de temperatura |
Paso a paso del montaje
- Conecta el primario del transformador a la red a través de un interruptor y un fusible.
- Rectifica el secundario con el puente y filtra con el condensador grande. Con 18 V AC obtienes unos 24–25 V DC en vacío.
- Monta el LM350K sobre un disipador grande, con mica aislante y pasta térmica (recuerda que la carcasa es la salida).
- Coloca R1 lo más cerca posible del regulador, entre OUT y ADJ, y el potenciómetro R2 entre ADJ y masa.
- Agrega los condensadores y los diodos: uno de la salida a la entrada (protege si la entrada cae antes que la salida) y otro de ADJ a la salida (descarga el condensador de ADJ).
- Prueba primero sin carga, mide con el multímetro y verifica que el voltaje cambie al girar el potenciómetro.
El calor: el punto más importante
Un regulador lineal convierte en calor toda la diferencia de tensión entre la entrada y la salida:
P = (Vin − Vout) · I
Ejemplo: con 24 V a la entrada, 5 V a la salida y 2 A, P = (24 − 5) · 2 = 38 W. Es muchísimo calor para un solo componente: se necesita un disipador grande, e incluso un ventilador. Por eso, si vas a usar voltajes bajos con mucha corriente, conviene un transformador con derivaciones o una fuente conmutada.
Además, el LM350 necesita que la entrada sea unos 3 V mayor que la salida para regular bien con corriente alta. Para 16 V de salida a plena carga, la entrada filtrada no debería bajar de unos 19–20 V.
El LM350 incluye protección contra sobrecalentamiento y limitación de corriente, pero no conviene trabajar siempre en el límite.
Seguridad
Atención: la parte del primario trabaja con la tensión de la red (110–120 V en Colombia), que puede causar descargas graves. Aísla todas las conexiones, usa una caja cerrada, conecta a tierra el chasis metálico y nunca manipules el circuito enchufado. Si no tienes experiencia con la red eléctrica, pide ayuda a alguien que la tenga.
Errores comunes
- La salida queda fija en el voltaje máximo: R1 está abierta o mal soldada.
- La salida no pasa de 1,25 V: el potenciómetro está en cortocircuito o mal conectado.
- El voltaje cae al conectar la carga: la entrada no tiene suficiente margen o el condensador de filtro es pequeño.
- El regulador se apaga solo: se activó la protección térmica; el disipador es insuficiente.
- Oscilaciones o ruido: faltan los condensadores cerca del regulador.
Preguntas frecuentes
¿Puedo usar un LM317 en lugar del LM350?
Sí, con la misma fórmula, pero el LM317 maneja corrientes menores (típicamente hasta 1,5 A).
¿Cómo hago que baje hasta 0 V?
Se necesita una fuente negativa auxiliar en el terminal de ajuste u otro diseño. Mira la fuente regulable de 0 a 15 V y 2 A.
¿Por qué R1 de 240 Ω?
Garantiza la corriente mínima de carga que el regulador necesita para mantener la regulación incluso sin nada conectado a la salida.
Para medir y calibrar tu fuente, revisa cómo usar un multímetro.
Conclusión
Con un LM350K, dos resistencias y un buen disipador tienes una fuente de 1,25 a 16 V capaz de entregar varios amperios. La fórmula Vo = 1,25 · (1 + R2/R1) te permite diseñarla a tu medida; solo recuerda calcular el calor que disipará el regulador y trabajar con cuidado en la parte conectada a la red.
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