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EnglishFuente de Alimentación Ajustable 1.2V a 37V / 20A – LM317 y TIP35C + PCB | Guía Completa
Transforma el clásico LM317 en un potente regulador de 20A para tus proyectos más exigentes
💡 Consejo Rápido: Este proyecto combina la fiabilidad del clásico LM317 con la potencia de los transistores TIP35C, creando una fuente de alimentación ajustable capaz de entregar hasta 20A de corriente continua – perfecta para alimentar proyectos de alta potencia como amplificadores de audio, fuentes para carga de baterías o pruebas de motores eléctricos.
Imagina tener en tu banco de trabajo una fuente de alimentación ajustable capaz de proporcionar desde 1.25V hasta 37V con una corriente impresionante de 20 Amperios! Este es el proyecto que presentamos hoy, que eleva las capacidades del ya consagrado LM317 a un nuevo nivel a través de un diseño inteligente con transistores de potencia TIP35C.
El LM317 es uno de los reguladores de tensión más populares y fiables del mundo de la electrónica, pero su limitación natural de 1.5A a menudo impide su uso en proyectos más exigentes. ¿La solución? Un circuito de «boost» de corriente que mantiene toda la precisión y estabilidad del LM317 mientras multiplica su capacidad de suministro de energía.
🤔 ¿Cómo Funciona Este Circuito Mágico?
La genialidad de este proyecto está en la elegante división de tareas entre los componentes principales, permitiendo superar las limitaciones individuales de cada uno para crear algo mucho más poderoso:
🎯 El LM317 – El Cerebro: Es el maestro de la tensión. Su única función aquí es monitorear y ajustar con precisión el voltaje de salida, garantizando que permanezca estable y exactamente donde lo has definido, entre 1.25V y 37V.
⚡ Los TIP35C – Los Músculos: Son los responsables del trabajo pesado. Mientras el LM317 comanda, los transistores TIP35C son los que entregan la corriente masiva necesaria para alcanzar los impresionantes 20A.🔌 Diagrama Esquemático Fuente Ajustable
El LM317 controla la base de los transistores TIP35C, «diciendo» a ellos qué voltaje deben entregar en el emisor. La corriente principal, sin embargo, fluye directamente desde la entrada a través de los colectores de los TIP35C hacia la salida, contorneando el camino de baja corriente del LM317. Es como si el LM317 fuera el director de una orquesta, sin tocar ningún instrumento pesado, pero garantizando que todos los demás (los TIP35C) toquen en perfecta armonía.
⚠️ Punto Crítico de Seguridad: La Protección del Circuito
Atención: Contrariamente a lo que se pueda imaginar, este circuito NO posee protección intrínseca contra cortocircuito o sobrecarga de corriente en la salida.
Aunque el LM317 tiene protecciones internas, estas actúan solo en su propio pin de salida, que es de baja corriente (hasta ~2.2A). En una configuración de «boost» de corriente como esta, la corriente principal fluye por los transistores TIP35C. Si ocurre un cortocircuito en la salida, una corriente altísima y destructiva fluirá directamente por los TIP35C, quemándolos casi que instantáneamente, antes que cualquier protección del LM317 pueda actuar de forma eficaz.
La única y exclusiva protección contra fallos catastróficos es el fusible de entrada (F1). Está diseñado para interrumpir el circuito en caso de que la corriente total exceda su límite (20A), protegiendo los componentes y, más importante, previniendo riesgos mayores.
Conclusión: Usa esta fuente con extremo cuidado. Verifica siempre tus conexiones antes de encender y nunca la pruebes en cargas cuya resistencia sea desconocida o muy baja. La responsabilidad por la operación segura es enteramente del usuario.
A pesar de esta característica, el circuito es extremadamente eficaz para aplicaciones controladas, donde el usuario sabe exactamente lo que está conectando. Es una herramienta poderosa para el banco de trabajo de un hobbyista o profesional que entiende sus riesgos y beneficios.
Análisis Detallado de los Componentes
El Corazón del Circuito: LM317
El LM317 es un regulador de tensión positivo ajustable que se destaca por su simplicidad y fiabilidad. Originalmente diseñado para proporcionar hasta 1.5A, en este proyecto actúa como el «cerebro» del circuito, controlando con precisión la tensión de salida mientras delega la tarea de suministrar alta corriente a los transistores TIP35C.
💡 ¿Sabías que? El LM317 posee protección térmica interna y limitación de corriente, lo que significa que él intentará protegerse en caso de sobrecarga. Esta característica es preservada en nuestro diseño, añadiendo una capa extra de seguridad a tu proyecto.
Los Músculos: Transistores TIP35C
Los transistores TIP35C son los verdaderos héroes de este proyecto, capaces de manejar corrientes elevadas que el LM317 solo no podría conseguir. Cada TIP35C puede soportar hasta 25A de corriente continua y 125W de disipación de potencia, haciéndolos ideales para aplicaciones de alta potencia.
Sin embargo, es crucial entender que la capacidad máxima de corriente depende directamente de la tensión de salida, como explicamos por la Ley de Ohm:
🔬 Aplicando la Ley de Ohm: P = V × I (Potencia = Tensión × Corriente)
Para el TIP35C (125W de potencia máxima): • A 5V: I = 125W ÷ 5V = 25A (máximo teórico) • A 37V: I = 125W ÷ 37V = 3.38A (máximo práctico)Es por eso que utilizamos múltiples transistores en paralelo – para dividir la carga de corriente entre ellos y permitir operación segura en toda la gama de tensión. Para uso continuo en máxima potencia, recomendamos añadir más pares de transistores al circuito.
Variantes del TIP35
Existen diferentes versiones del transistor TIP35, clasificadas principalmente por la tensión máxima que soportan (Vce):
- TIP35: 40V de tensión máxima
- TIP35A: 60V de tensión máxima
- TIP35B: 80V de tensión máxima
- TIP35C: 100V de tensión máxima (recomendado para este proyecto)
Para este proyecto, recomendamos el uso del TIP35C por su mayor margen de seguridad y eficiencia, especialmente si planeas operar cerca de los 37V de salida.
🔧 Consejo de Montaje:
Para garantizar una disipación térmica eficiente, es esencial usar disipadores de calor adecuados para cada TIP35C. Considera usar pasta térmica de calidad y, para aplicaciones de alta potencia, ventilación forzada (ventiladores) para mantener los transistores en temperaturas seguras.
🌟 Disipación de Calor: El Mayor Desafío – Cómo Evitar el Fallo Térmico
🔥 Alerta Roja: Gestión Térmica
80% de los fallos en fuentes de alta corriente ocurren debido a problemas térmicos. No subestimes este aspecto crítico!
Solución Profesional para Disipación Térmica:
- Disipador de calor: Resistencia térmica máxima de 0.3°C/W para operación continua a 20A (se recomienda disipador de aluminio con área de superficie de al menos 1500cm²)
- Ventilación forzada: Dos ventiladores de 120mm (12V/0.25A cada uno) posicionados para extraer aire a través del disipador
- Montaje térmico: Pasta térmica de alta calidad + aisladores de mica de 0.3mm + arandelas aislantes de nylon
- Monitoreo: Añade un sensor de temperatura (ej: LM35) conectado a una alarma sonora que se active por encima de 70°C
🧾 Lista de Componentes
| Componente | Especificación |
|---|---|
| U1 | LM317 – Regulador de tensión integrado |
| Q1 a Q6 | TIP35C – Transistor de potencia |
| D1, D2, D3, D4 | 1N4007 – Diodos rectificadores de silicio |
| C1 | 4700µF – 63V – Condensador electrolítico |
| C2, C3 | 0.1µF – Condensador cerámico/poliéster |
| R1 | 220 ohmios 1/4W – Resistencia (rojo, rojo, marrón, dorado) |
| R2 | 10K ohmios 1/4W – Resistencia (marrón, negro, naranja, dorado) |
| R3 a R8 | 0.22 ohmios 5W – Resistencia (rojo, rojo, plata, dorado) |
| P1 | 5k ohmios – Potenciómetro |
| J1, J2 | Bloques terminales para PCB – EK500V-XXP 20A o equivalente |
| F1 | Portafusible para PCB 250V 30A con Fusible 20A |
| Otros | Cables, soldaduras, postes, PCB, Disipador de Calor, etc. |
💡 Observación Importante:
Las resistencias de 0.22 ohmios (R3 a R8) son cruciales para el balanceo de corriente entre los transistores. Asegúrate de usar resistencias de potencia adecuada (5W) para evitar sobrecalentamiento y garantizar operación segura del circuito.
☑️ Paso a Paso del Montaje
Para garantizar el éxito de tu proyecto, sigue estas recomendaciones durante el montaje:
- Comienza por los componentes más pequeños: Soldar primero las resistencias, diodos y condensadores más pequeños facilita el trabajo y reduce el riesgo de dañar componentes más sensibles.
- Atención a la polaridad: Verifica cuidadosamente la polaridad de los diodos, condensadores electrolíticos y el LM317 antes de soldar.
- Aislamiento térmico: Use micas aislantes y arandelas de plástico al montar los transistores TIP35C en los disipadores de calor para evitar cortocircuitos.
- Conexiones de potencia: Use cables de calibre adecuado (recomendamos 10AWG o superior) para las conexiones de entrada y salida de alta corriente.
- Prueba antes de usar: Antes de conectar cargas, verifica las tensiones de salida en diferentes posiciones del potenciómetro sin carga conectada.
⚠️ Advertencia de Seguridad:
Este circuito trabaja con tensiones y corrientes elevadas que pueden ser peligrosas. Usa siempre equipos de protección individual y ten cuidado especial durante las pruebas. Si no tienes experiencia con circuitos de alta potencia, busca la ayuda de un profesional cualificado.
🛠️ Aplicaciones Prácticas
Esta fuente de alimentación versátil puede ser utilizada en diversas aplicaciones, incluyendo:
🔊 Audio
Alimentación de amplificadores de potencia, preamplificadores y sistemas de audio automotivos.
🔋 Carga
Carga de baterías de plomo-ácido, Li-ion o NiMH con control de tensión ajustable.
⚡ Pruebas
Banco de pruebas para motores DC, LEDs de alta potencia y otros componentes.
🔧 Educación
Herramienta educativa para demostrar principios de electrónica en escuelas y laboratorios.
🤔 Preguntas Frecuentes (FAQ)
Para garantizar que tu proyecto sea un éxito, compilamos algunas de las preguntas más comunes sobre este circuito. ¡Confirma!
❓ ¿Puedo usar este circuito con transformador de menor potencia? 🔽
Sí, pero la corriente máxima de salida será limitada por la capacidad del transformador. Para aprovechar totalmente los 20A, recomendamos un transformador de al menos 30A con tensión secundaria de 24V a 30V.
❓ ¿Es necesario añadir protección contra cortocircuito? 🔽
El LM317 posee protección interna contra cortocircuito, pero ella limita la corriente a aproximadamente 2.2A. Para protección completa en alta corriente, recomendamos añadir un circuito de protección externo o un fusible de seguridad en la salida.
❓ ¿Puedo sustituir los TIP35C por otros transistores? 🔽
Sí, puedes usar transistores equivalentes como 2N3055, TIP3055 o MJ2955, siempre que ajustes las resistencias de balanceo (R3-R8) según las características del transistor elegido.
❓ ¿Cómo añadir un display de tensión y corriente? 🔽
Puedes añadir un voltímetro y amperímetro digitales conectados directamente a la salida. Existen módulos de display listos que pueden ser fácilmente integrados al circuito para monitoreo en tiempo real.
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🖨️ Placa de Circuito Impreso (PCI)
📥 Enlace Directo Para Descargar
Para descargar los archivos necesarios para el montaje del circuito electrónico, simplemente haz clic en el enlace directo proporcionado a continuación:
Enlace para Descargar: Layout PCB, PDF, GERBER, JPG
Artículo original publicado en ELC (inglés) – 8 de abril de 2021
✨ Nuestro Agradecimiento y Próximos Pasos
Esperamos sinceramente que esta guía haya sido útil y enriquecedora para tus proyectos. ¡Gracias por dedicar tu tiempo a este contenido!
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