Fuente regulable de 4,5 a 15 V y 2 A con protección por SCR
Esta es una fuente de alimentación ajustable con protección contra sobrecorriente mediante un SCR. Cuando la carga conectada consume más de unos 2 amperios, el SCR se dispara y reduce la tensión de salida al mínimo, protegiendo así a la fuente y a la carga. Para volver a la condición normal basta con presionar el pulsador de rearme SW1. En este post te explico cómo funciona cada bloque, los cálculos de la protección y de la regulación, la lista de componentes y cómo ponerla en marcha con seguridad.
Circuito esquemático
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Bloques de la fuente
1. Rectificación y filtrado
La tensión alterna del transformador (más de 15 V) entra por el fusible F1 al puente de cuatro diodos 1N5401 (3 A) y se filtra con el condensador C4 de 2200 µF / 50 V. Con 18 V AC, por ejemplo, obtienes unos 18 × 1,41 − 1,4 ≈ 24 V DC en vacío.
2. Regulador en serie
El transistor de potencia Q1 (2N3055) trabaja como elemento en serie: por él pasa toda la corriente de la carga. Su base se alimenta a través de R5 (4,7 kΩ), con C3 (150 pF) para estabilidad.
3. Comparación y ajuste
El transistor Q2 (BC547) compara una muestra de la salida, tomada del cursor del potenciómetro RV1 (3,3 kΩ), con la referencia del zener D6 de 3,9 V. Si la salida sube, Q2 conduce más y le quita corriente de base a Q1, que baja la salida. Así se mantiene la tensión ajustada. C7 (1 nF) estabiliza el lazo y evita oscilaciones.
4. Protección con SCR
La resistencia R1 de 0,25 Ω / 2 W está en serie con la corriente de carga. Cuando la caída sobre ella alcanza la tensión de disparo de la compuerta del SCR U1 (C106), este se dispara, quita la corriente de base a Q1 a través de D1 y la salida cae al mínimo. El LED D8 se enciende para indicar la falla. El SCR queda enganchado (así funcionan los tiristores) hasta que se presiona SW1, que lo desactiva. El LED D7 indica que la fuente está encendida.
Cálculos importantes
Corriente de disparo de la protección
La compuerta de un SCR sensible como el C106 se dispara con unos 0,5–0,8 V. Con R1 = 0,25 Ω:
I = VGT / R1 ≈ 0,5 V / 0,25 Ω = 2 A
Si quieres que la protección actúe a 1 A, usa R1 = 0,5 Ω; para 3 A, unos 0,18 Ω (y verifica que el resto de la fuente lo soporte). La potencia en R1 a 2 A es P = I² · R = 4 × 0,25 = 1 W; por eso se usa una resistencia de 2 W, colocada en posición vertical para que disipe mejor.
Rango de salida
La tensión mínima de salida queda en unos 4,5 V (zener de 3,9 V más la VBE de Q2). La máxima la limita la tensión de entrada rectificada menos las caídas en Q1 y R1; con más de 15 V AC de entrada se alcanzan unos 15 V de salida.
Calor en el 2N3055
P = (Vin − Vout) · I. Con 24 V de entrada, 5 V de salida y 2 A: P = 19 × 2 = 38 W. El 2N3055 debe ir montado sobre un disipador grande; el del diseño original era chico, así que conviene uno mayor. El transformador debe ser de unos 40 W.
Lista de componentes
| Ref. | Valor |
|---|---|
| Q1 | 2N3055 con disipador |
| Q2 | BC547 |
| U1 | SCR C106 |
| Puente | 4 × 1N5401 |
| D1 | 1N4002 |
| D6 | Zener 3,9 V |
| D7, D8 | LED |
| R1 | 0,25 Ω / 2 W |
| R2 | 100 Ω |
| R3, R4 | 2,2 kΩ |
| R5 | 4,7 kΩ |
| R6 | 820 Ω |
| R7 | 330 Ω |
| RV1 | Potenciómetro 3,3 kΩ |
| C2 | 100 µF |
| C3 | 150 pF |
| C4 | 2200 µF / 50 V |
| C5 | 220 µF |
| C7 | 1 nF |
| SW1 | Pulsador normalmente abierto (rearme) |
| F1 | Fusible según el transformador |
Diseño y montaje
El diseño original colocaba todos los componentes sobre una sola placa, de modo que se podía usar fuera de la caja, atornillada sobre un listón de madera. Para una mejor terminación, cablea los LED, el potenciómetro (en lugar de un preset) y el pulsador al frente de una caja, y monta el 2N3055 en un disipador en la parte trasera.
⚠ Seguridad
- El primario del transformador está conectado a la red eléctrica. Usa una caja cerrada, interruptor, fusible en el primario y conecta el chasis metálico a tierra.
- El condensador C4 queda cargado después de apagar; descárgalo antes de manipular.
- Haz la primera prueba sin carga y con una lámpara en serie con el primario.
Prueba de la protección
- Ajusta la salida a 12 V sin carga.
- Conecta una carga que consuma menos de 2 A (por ejemplo, una lámpara de 12 V / 10 W) y verifica que la tensión no caiga.
- Aumenta la carga hasta superar 2 A: la salida debe caer al mínimo y encenderse D8.
- Retira la carga excesiva y presiona SW1: la fuente vuelve a la tensión ajustada.
Preguntas frecuentes
¿Por qué un SCR y no un simple limitador de corriente?
El SCR "engancha" la protección: la fuente queda en tensión mínima hasta que tú la rearmas, lo que evita que la carga en falla siga recibiendo energía.
¿Puedo subir la corriente máxima?
Sí, cambiando R1, pero también deben soportarlo el transformador, los diodos, el disipador y el 2N3055.
¿Por qué no baja a 0 V?
Por la referencia de 3,9 V del zener. Para llegar a 0 V se necesita una fuente auxiliar negativa u otro diseño.
Si buscas algo más sencillo, mira la fuente variable con LM350K, y para entender el zener, diodos Zener.
Conclusión
Esta fuente combina un regulador en serie con 2N3055 y una protección con SCR que corta la salida a unos 2 A y se rearma con un pulsador. Calcula bien el disipador del transistor, usa una resistencia de sensado de 2 W y trabaja con cuidado en la parte de la red.
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