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Curso de Electrónica Básica #2.17 – Componentes de Protección Introducción En cualquier circuito electrónico, además de diseñar correctamente la función que queremos realizar, es fundamental tener en cuenta la protección de los componentes y del propio sistema. Un circuito puede funcionar perfectamente en condiciones normales y aun así sufrir daños debido a situaciones como una sobrecorriente, una sobretensión, un cortocircuito, una inversión de polaridad, una descarga electrostática o un transitorio producido por una carga inductiva. Por esta razón existen diferentes componentes electrónicos de protección, diseñados para limitar, desviar, absorber o interrumpir condiciones eléctricas que podrían poner en riesgo un circuito. Estos componentes están presentes tanto en circuitos sencillos como en equipos industriales, fuentes de alimentación, sistemas de control, computadores, automóviles, equipos de telecomunicaciones y prácticamente cualquier dispositivo electrónico. En este capítulo del Curso de Electrónica Básica, conoceremos algunos de los componentes de protección más importantes, entre ellos los fusibles, varistores, diodos TVS, termistores, diodos para protección contra polaridad inversa y otros dispositivos utilizados para proteger los circuitos electrónicos. ¿Por qué son necesarios los componentes de protección? Los componentes electrónicos tienen límites eléctricos que no deben superarse. Por ejemplo, un circuito integrado puede estar diseñado para trabajar con una determinada tensión de alimentación. Si aparece una sobretensión, sus estructuras internas pueden resultar dañadas. De la misma manera, un transistor puede soportar una determinada corriente máxima. Si una falla provoca que circule una corriente excesiva, el componente puede calentarse y terminar deteriorándose. Entre las situaciones que pueden provocar daños encontramos: La función de los componentes de protección es evitar que estas condiciones alcancen niveles peligrosos o, cuando esto no es posible, interrumpir el circuito para evitar daños mayores. Clasificación de los componentes de protección No todos los componentes de protección funcionan de la misma manera. Podemos clasificarlos según el fenómeno contra el cual protegen. Protección contra sobrecorriente Se utilizan principalmente: Protección contra sobretensión Podemos utilizar: Protección contra inversión de polaridad Se utilizan: Protección contra temperatura Se pueden utilizar: Cada componente tiene una función diferente y, en muchos circuitos, es necesario utilizar varios de ellos al mismo tiempo. El fusible Uno de los componentes de protección más conocidos es el fusible. Su función principal es proteger un circuito contra una corriente excesiva. El principio de funcionamiento es bastante sencillo. El fusible contiene un elemento conductor diseñado para calentarse cuando circula una corriente superior a la permitida. Si la corriente supera determinado valor durante el tiempo suficiente, el elemento se funde y abre el circuito. De esta manera se interrumpe el flujo de corriente antes de que otros componentes sufran daños mayores. ¿Cómo funciona un fusible? Supongamos que tenemos una fuente de alimentación que normalmente consume 1 A. Podríamos utilizar un fusible adecuado para la corriente normal de funcionamiento y las características del circuito. Si ocurre un cortocircuito y la corriente aumenta considerablemente, el fusible actúa y desconecta la alimentación. Esto permite proteger: Característica importante del fusible Un fusible no responde únicamente a la magnitud de la corriente, sino también al tiempo durante el cual circula dicha corriente. Por esta razón existen diferentes tipos de fusibles. Fusibles rápidos Actúan rápidamente ante una sobrecorriente. Son apropiados para circuitos donde una corriente excesiva puede dañar rápidamente componentes sensibles. Fusibles retardados Permiten determinados picos de corriente durante un tiempo corto. Son útiles, por ejemplo, en circuitos donde existen corrientes de arranque. Fusible rearmable PTC Otro dispositivo utilizado para protección contra sobrecorriente es el PTC rearmable, también conocido como fusible rearmable. PTC significa Positive Temperature Coefficient, es decir, coeficiente de temperatura positivo. Su resistencia aumenta considerablemente cuando aumenta su temperatura. En condiciones normales, presenta una resistencia relativamente baja y permite que la corriente circule. Si aparece una sobrecorriente, el dispositivo se calienta y su resistencia aumenta considerablemente. Como consecuencia, la corriente queda limitada. Una de sus principales ventajas es que, después de desaparecer la condición de falla y disminuir su temperatura, puede volver a un estado de baja resistencia. Por esta razón se denomina fusible rearmable. El diodo Zener como componente de protección El diodo Zener, estudiado anteriormente en este curso, también puede utilizarse como componente de protección. Cuando se conecta adecuadamente, puede limitar la tensión de un circuito. Por ejemplo, si queremos proteger una entrada electrónica frente a una tensión que supere determinado nivel, un Zener puede conducir cuando la tensión alcanza su zona de ruptura. Sin embargo, debemos tener en cuenta que el Zener debe trabajar dentro de sus límites de corriente y potencia. Por esta razón, normalmente se utiliza acompañado de otros componentes que limiten la corriente. El diodo TVS Uno de los componentes específicamente diseñados para protección contra transitorios es el diodo TVS. TVS significa Transient Voltage Suppressor, o supresor de tensión transitoria. Su función es responder rápidamente ante un aumento repentino de tensión y limitar el pico a un nivel más seguro. Los diodos TVS son especialmente útiles cuando se necesita proteger circuitos electrónicos sensibles frente a: Funcionamiento del TVS En condiciones normales, el TVS permanece prácticamente sin conducir. Cuando aparece un transitorio y la tensión supera determinado nivel, el dispositivo comienza a conducir una corriente elevada y desvía la energía del transitorio. De esta manera, la tensión que llega al circuito protegido puede mantenerse dentro de un nivel más seguro. Una característica muy importante del TVS es su rápida respuesta. Esto permite utilizarlo para proteger componentes electrónicos que pueden resultar dañados por pulsos de tensión muy breves. TVS unidireccional y bidireccional Los diodos TVS pueden encontrarse en diferentes configuraciones. TVS unidireccional Está diseñado principalmente para proteger líneas donde la tensión tiene una polaridad definida. Es común encontrarlo en circuitos de alimentación DC. TVS bidireccional Puede limitar transitorios de ambas polaridades. Es especialmente útil en determinadas líneas de señal o sistemas donde la tensión puede variar en ambos sentidos. La selección depende de las características de la señal que queremos proteger. El varistor MOV Otro componente muy importante para protección contra sobretensiones es el varistor de óxido metálico, conocido como MOV (Metal Oxide Varistor). El MOV presenta una resistencia que depende de

Curso de electrónica práctica #2.0 – Montaje de circuitos en la protoboard Introducción Hola amigos, sean bienvenidos a este nuevo artículo donde seguiremos con el curso de electrónica práctica 2.0 donde hablaré sobre el montaje de circuitos en la protoboard y sus conceptos básicos. Vamos a por ello. Resumen En este nuevo artículo veremos lo principal de la protoboard, como es su conexión con los componentes a utilizar, cuáles serán las recomendaciones pertinentes y cuáles son sus conexiones internas y sus diversos tipos y formas. Contenido Definición de la protoboard La protoboard viene la palabra prototipo hecho en un tablero, por lo tanto, su utilidad se define para propósitos de crear prototipos de circuitos electrónicos en un tablero de pruebas, antes de ser llevado a un montaje profesional listo. Es de reconocer que todos los circuitos no podrán llevar a cabo, pues más adelante se mostrarán porque razones. Apariencia de la protoboard Por lo general es en forma de tablero con varios puntos de inserción en todo su cuerpo, de color blanco por lo general, claro está que pueden existir variaciones en sus formas físicas. Figura : Protoboard común. Figura : Protoboard de gran tamaño para uso extendido. La estructura física interna de la protoboard Internamente la protoboard es muy sencilla, esta está compuesta de espadines interconectados comúnmente, para agarrar los pines o terminales de los componentes. Figura : Caminos internos de la protoboard. Como se ve en esta anterior imagen, los caminos se acomodan de esa manera, para más detalle se muestra acá. Figura : Mejor detalle de los caminos de la protoboard. En está última imagen se ve de una mejor manera como viene los caminos en la protoboard, los naranjados son normalmente de a 5 puntos y viene de forma vertical. Mientras que los caminos en rojo y negro van en forma horizontal y por lo general van de a 5 grupos de 5 puntos en forma par. Figura : Espadín de conexión interno de la protoboard. Precauciones a la hora de usar una protoboard Tener todos los componentes a la mano para realizar un trabajo más ameno y no olvidar ponerlos. Analizar el espacio con respecto al circuito. No cortar demasiado los terminales de los componentes para que estos alcancen a tocar y estar enganchados con los espadines de los caminos. No utilizar terminales muy gruesas, ya que así podríamos dañar los agujeros de la protoboard y posteriormente dañar el agarre de los caminos metálicos. No usar componentes que generen demasiado calor porque podría fundir el plástico de la protoboard y dañar los espadines de esta, afectando su elasticidad. Evitar fuentes de alto voltaje y corrientes grandes para que de la misma forma no haya arcos eléctricos o corrientes grandes que dañen la placa. Algunos datos prácticos La recomendación más factible para crear un diseño en la protoboard, es tener un orden y una forma entendible de organizar la protoboard con los componentes y los cables bien puestos de una manera ordenada y sin ocupar mucho espacio, por lo tanto, se evitará con mucho agrado la aparición de errores de montaje, y en caso de que los haya estos errores será mucho más fácil de encontrarlo y darle solución. Figura : Montaje bien hecho en la protoboard. Cómo consejo no construya un nido de pájaro pues como se ve en esta otra imagen es mucho más fácil de que existan errores de montaje y que éstos sean mucho más difíciles de darle solución. Figura : Montaje mal hecho propenso a errores. Limitaciones y dificultades Dependiendo de la calidad de la protoboard, está en la dificultad de ensamble y malas conexiones. No recomendable para circuitos con alto grado de sensibilidad eléctrica. No se pueden insertar componentes grandes. Conclusiones La protoboard, como dice su nombre, es para crear prototipos de circuitos electrónicos. No es recomendable para circuitos de alta sensibilidad o bajos voltajes. Depende de la calidad para tener el mejor circuito montado. Para una mejor utilidad es bueno tener un orden en el ensamble de los componentes. Referencias Electrónica Moderna de Cekit.

Curso de electrónica básica No. 2.16 – El amplificador operacional Introducción Hola amigos, sean bienvenidos a este nuevo artículo sobre el capítulo 2.16 del curso de electrónica básica, esta vez con el tema de componentes pasivos, ya hablando del amplificador operacional, entonces no siendo más vamos por ello. Resumen En este artículo analizaré todo acerca del amplificador operacional, como es su apariencia, cómo es su simbología, su parte ideal y real, cuáles son sus funciones matemáticas y para qué nos sirve en electrónica. Ya que este componente activo es muy completo en la electrónica sobre todo para aplicaciones analógicas. Es por eso que acá destacaré todo lo más relevante, así entenderemos con más detalle el amplificador operacional. Contenido Curso de electrónica básica No. 2.16 – El amplificador operacional Introducción Resumen Contenido Definición Características básicas del amplificador operacional Modelo ideal Modelo real Dato histórico Simbología Tipos de amplificador operacional Apariencia y estructura externa Estructura interna Funcionamiento Principios de operación del amplificador operacional Operación en lazo abierto Operación en lazo cerrado Comprobación matemática del lazo de realimentación sencillo (no inversor) Comprobación matemática del lazo de realimentación sencillo (inversor) Los otros sistemas realimentados de amplificadores operacionales Amplificador operacional en modo integrador Amplificador operacional en modo derivador Más información acerca del amplificador operacional Curvas del amplificador operacional Curvas de voltaje Curvas de frecuencia Parámetros de los amplificadores operacionales Limitaciones y dificultades Puesta a punto del experimento Objetivos Aspectos prácticos preliminares Lista de elementos Comprobación del funcionamiento Muestra de la simulación Procedimientos Resultados y conclusiones Muestra del vídeo experimental Aplicaciones del amplificador operacional Conclusiones sobre el amplificador operacional Referencias Definición El amplificador operacional simplemente es un arreglo de transistores dentro de un empaquetado de circuito integrado, donde este posee dos entradas diferenciales y una salida y es alimentado por dos rieles de voltaje. Dicho amplificador operacional, es capaz de otorgar una amplificación de cualquier ganancia que se desee, y puede ser ajustada de acuerdo a las necesidades por medio de sus diferentes configuraciones que veremos más adelante en este artículo. El mismo posee una ganancia muy elevada idealmente infinita. Características básicas del amplificador operacional Lo más básico que posee el amplificador operacional, se puede subdividir por medio de dos formas de comportamiento que viene siendo los siguientes. Modelo ideal En esta parte se distinguen estos puntos. Presentan una ganancia infinita (Ao=∞). La impedancia de entrada es infinita (Rin=∞). Es decir que su resistencia de entrada sea para cualquier tipo de señal es infinita y no afecta en nada el circuito. La impedancia de salida es cero (Ro=0). El voltaje de salida es puro y puede trabajar bajo cualquier corriente que sea necesaria. Ancho de banda es infinito (BW=∞). Si Vin=0, Vo=0. Modelo real Debido a la construcción interna del amplificador operacional, su ganancia no es infinita, pero si es muy alta, aun así. La impedancia de entrada no es infinita, sin embargo, también es muy alta. La resistencia de salida no es cero, dependiendo del modelo, es decir, de su tipo de amplificador operacional o referencia, cambia su valor. También depende del modelo para su ancho de banda. Existe un pequeño voltaje que se puede presentar en la entrada para antes hacer que su salida cambie de estado. Dato histórico El primer amplificador operacional comercial que apareció en la historia fue el uA709 en 1960 por la empresa Fairchild Semiconductor. Simbología En su simbología, el operacional se muestra de esta manera, la estructura fundamental del amplificador operacional es simplemente dos entradas de voltaje, una positiva y otra negativa, y una salida común, obviamente su alimentación para su funcionamiento. Acá en esta figura vemos su simbología. Figura : Símbolo del amplificador operacional. Tipos de amplificador operacional El amplificador operacional en realidad se clasifica en varios tipos de acuerdo a su funcionamiento, pueden encontrarse amplificadores operacionales que trabajen con sonido, con ondas de corriente o de voltaje alterno, amplificación de señales ya sé analógicas o digitales, y para eliminar la impedancia y amplificar las señales de diversos sensores cómo es por ejemplo de temperatura. Existen también unos que actúan solo como comparadores. Apariencia y estructura externa Existen diferentes formas de extinguir el amplificador operacional basado en su forma física, ya una mirada más detallada, nos dirá que clase de amplificador operacional es. Los más comunes son los encapsulados de trought hole o de inserción en pcb, cómo son circuitos integrados de 8 y 14 pines. Figura : Empaquetado de inserción También existen otros cuyo empaquetado es metálico para la protección de señales indeseadas del medio, como son para radiofrecuencia o también para amplificar voltajes sumamente pequeños. Figura : Empaquetado metálico Por último, vemos los que son de montaje superficial. Figura : Empaquetado de montaje superficial. Estructura interna La estructura interna del amplificador operacional, este es un conjunto de varios transistores interconectados entre sí. Empezando por una etapa de amplificación diferencial, luego con sus espejos de corriente, luego una parte de ganancia en corriente, y finalmente su acople de salida. Figura : Estructura interna del amplificador operacional común. Cabe menciona que esta estructura interna cambia de forma abrupta de acuerdo al tipo de amplificador operacional que se use, en algunos casos veremos la tecnología JFET o con Mosfets internos. Funcionamiento Ya hemos llegado a la parte crucial de este artículo sobre el amplificador operacional, y es viendo su funcionamiento en los circuitos electrónicos. Principios de operación del amplificador operacional Para ello definimos dos tipos de configuraciones, la primera es la operación en lazo abierto, y la segunda en lazo cerrado. De mucha importancia porque así tendremos las diferentes configuraciones básicas. Operación en lazo abierto Cuando hablamos de este tipo de operación en el amplificador operacional, nos referimos a que no hay una comunicación entre la entre la entrada y la salida es decir no hay un control automático en sí. La ganancia de lazo abierto identificada como AO, suele ser igual o superior a 100,000. Figura : Operación en lazo abierto del amplificador operacional. Cómo podemos ver en la figura, existen dos formas de activarse este amplificador

Convertidor conmutado híbrido boost-flyback Tabla de contenido Contenido Convertidor conmutado híbrido boost-flyback 1 Tabla de contenido 1 Fundamentos teóricos 1 Definiciones y principios 1 Antecedentes 2 Modelos actuales y sus problemas 2 Análisis y diseño 3 Apariencia e identificación 3 Matemática y funcionalidad 4 Aplicaciones y ejemplos 7 Aplicaciones 7 Problema y solución 8 Limitaciones y dificultades 8 Resolución de conflictos 9 Vídeo teórico 10 Experimento 11 Objetivo 11 Vídeo experimental 11 Conclusiones 11 Fundamentos teóricos Definiciones y principios El convertidor híbrido Boost-flyback es aquel que combina los convertidores individuales Boost o elevador que es un tipo directo, con el Flyback, que es un tipo indirecto o aislado, pero en este caso solo utiliza un solo conmutador. Antecedentes Modelos actuales y sus problemas Encontrar este tipo de convertidor es muy raro por lo tanto podemos definir que este modelo es un aporte innovador para la electrónica de potencia. Análisis y diseño Apariencia e identificación Estructuras y planos Este es el plano esquemático del Convertidor conmutado híbrido boost-flyback, se aprecia en donde entra la señal; en este plano no está especificado el driver a activar el Mosfet. Matemática y funcionalidad Gráficas y fórmulas El Convertidor conmutado híbrido boost-flyback, es simplemente la unión de un convertidor conmutado elevador tipo Boost y un convertidor Flyback, cada uno tiene sus propias fórmulas de conversión de loa siguiente manera: Funcionamiento Acá se aprecia las partes en que se divide el convertidor híbrido boost -flyback y su voltaje. Aplicaciones y ejemplos Aplicaciones En algunos casos articulares y escasos podemos ver el uso de estas topologías, por ejemplo en inversores especiales o aumentadores de voltaje. Problema y solución Limitaciones y dificultades Una de las limitaciones o más bien dificultades que este pueda tener, es que hay que elegir de forma correcta el transformador de ferrita de la parte Flyback, ya que al tener un voltaje alto en el primario, este cálculo tiene que hacerse considerando el voltaje máximo para evitar que se sature el núcleo. Donde: N: Vueltas del primario V: Voltaje máximo del primario Bmax: Flujo magnético máximo (75% del material del núcleo) Ac: Área seccional del núcleo F: Frecuencia de conmutación Resolución de conflictos Elegir la frecuencia de conmutación más alta y acorde al convertidor y conmutadores y un núcleo de ferrita de calidad y buenas características magnéticas. Vídeo teórico Suscríbete al CURSO DE DISEÑO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS, donde puedes aprender acerca de esta gran disciplina de la ingeniería electrónica en general. Clases online grabadas con una excelente docencia. No dudes en suscribirte aquí: Experimento Objetivo Identificaremos el montaje realizado físicamente, mencionando cada parte. Realizaremos las pruebas y medidas del voltaje correspondiente al PWM con el transformador 1:1. Las mismas pruebas anteriores, pero con el transformador 1:10. Bonus. Vídeo experimental Conclusiones El convertidor híbrido Boost-Flyback es una mezcla efectiva de gran aumento de voltaje que comparte un mismo conmutador. Hay que saber elegir muy bien el núcleo del transformador y su número de vueltas para evitar posibles saturaciones de este núcleo. Esta aplicación no es común verla. En todos los experimentos, vemos como se cumple la ecuación de elevación cuadrática de voltaje, por eso, le podemos llamar convertidor cuadrático. Podremos obtener voltajes demasiado altos con una relación de transformación mucho más alta. Para los amantes de la electrónica de potencia y como tener una fuente de potencia super eficiente, accede al Curso online sobre FUNCIONAMIENTO Y REPARACIÓN DE FUENTES CONMUTADAS, vuélvete un experto en el análisis y reparación de esta modernidad electrónica que encuentras en la mayoría de equipos electrónicos actuales, Que esperas?, dale acá: Agradezco mucho que hayas visto este artículo sobre Convertidor conmutado híbrido Boost-Flyback una gran aplicación para la electrónica de potencia con tus inductores y transformadores de potencia. Espero que te haya gustado el contenido y espero que sigas explorando el sitio web para ver más material de aprendizaje en la ingeniería electrónica. Seguimos viéndonos y te deseo muchos éxitos. No olvides mis servicios:

Curso de electrónica básica #2.0 – Componentes pasivos En el campo de la electrónica se utiliza una gran diversidad de componentes para la manipulación de las fuerzas fundamentales de la materia en la electricidad, sin embargo, estos también tienen clasificaciones de las cuales hablaremos en este artículo, precisamente, los componentes pasivos. Definición Los componentes pasivos, son aquellos que no amplifican la potencia de las señales de entrada, es decir, siempre entregan la potencia que entra en ellos sin importar como la transforman. Estos pueden ser las resistencias, los condensadores o capacitores, las bobinas, transformadores, fusibles e interruptores. Clasificación y tipos de componentes pasivos Los componentes pasivos los podemos clasificar de acuerdo a su funcionalidad con las magnitudes de energía eléctrica. Componentes resistivos Estos componentes son los que nos impone una fuerza contraria a la circulación de corriente eléctrica al aplicarse un voltaje en un circuito. Componentes capacitivos Estos son los que almacenan energía en forma de campos eléctricos como si fueran baterías, es decir en circuitos electrónicos, se oponen a los cambios bruscos de voltaje, generando una corriente eléctrica ente sus terminales, en la electrónica tienen muchas aplicaciones. Componentes inductivos Se clasifican de esta manera aquellos que almacenan energía en forma de campos electromagnéticos, es decir en circuitería se oponen a los cambios bruscos de corriente, generando un voltaje entre sus terminales. De estas tres clasificaciones, se pueden subdividir en las diferentes aplicaciones que se pueden ver en los componentes pasivos, como son los transformadores, que comprenden una parte inductiva, los potenciómetros con su parte resistiva y capacitores variables. De estás existen muchísimas más aplicaciones y características. Por ahora les dejo el vídeo del canal: Mas adelante se mostrarán las definiciones más aceradas de cada componente.