Diseñar y construir un convertidor AC/DC lineal simple (transformador + puente + filtro)

Esquema básico: transformador reductor → rectificador → filtro → regulador (opcional)

Objetivo: convertir 120/230 V CA 50/60 Hz a tensión CC estable (ej. 12 V, 5 V) para circuitos electrónicos.

Componentes

• Transformador reductor: primario 120/230 V, secundario 2×(Vdc+2) V RMS (ej. 2×15 V para 12 Vdc).
• Puente de diodos: 4 diodos 1N4007 (1 A, 1000 V) o puente integrado KBPC5010 (5 A).
• Condensador electrolítico filtro: C = I_carga / (2·f·V_ripple). Ej: 1 A, 100 Hz (doble onda), 1 V ripple → 10 000 µF / 25 V.
• Regulador lineal (opcional): 7812 (12 V, 1 A), 7805 (5 V, 1 A) + disipador.
• Caja metálica, bornes, fusible primario (T 200 mA), interruptor, LED indicador + R limitadora.

Funcionamiento paso a paso

1. Transformador: aísla red y reduce voltaje. Secundario centrado (center-tap) permite rectificador de 2 diodos; sin centrado → puente 4 diodos (más común).
2. Rectificación: diodos conducen en semiondas alternas → salida pulsante unidireccional (0 a Vpico = √2·Vrms).
3. Filtrado: condensador carga en picos y descarga entre ellos → CC con rizado (ripple) a 100/120 Hz.
4. Regulación (si se usa 78xx): mantiene salida fija mientras Vin ≥ Vout + 2–3 V (dropout). Disipa (Vin−Vout)·Iout → disipador necesario.

Montaje en placa perforada / protoboard

1. Suelde transformador (primario a bornes red + fusible + interruptor).
2. Puente diodos: observe polaridad (marca ~ en puente, banda en 1N4007 = cátodo).
3. Condensador: observe polaridad (+ más largo, banda blanca = −).
4. Regulador: entrada → centro, tierra → derecha, salida → izquierda (TO-220 frontal). Disipador con pasta térmica.
5. LED + R (ej. 1 kΩ para 5 V) en salida.

Pruebas y seguridad

• Use variac (autotransformador) para subir tensión lentamente primera vez.
• Mida secundario CA (multímetro AC) → debe ser especificación.
• Mida salida CC sin carga → ≈ Vpico − 2 Vdiodo (sin regulador) o Vregulado ± 0,25 V.
• Con carga nominal: mida rizado (osciloscopio AC coupling) y regulación de carga.
• ¡Aislamiento! Parte primaria (red) nunca toque chasis sin tierra de seguridad (PE). Use transformador de aislamiento al probar.

Alternativa moderna: fuentes conmutadas (SMPS)

Módulos Mean Well, XLSEMI, o cargadores USB-PD (5–20 V, 60–100 W) son más pequeños, eficientes (85–95%) y baratos. Use lineal solo para audio analógico ultra-bajo ruido o aprendizaje.

Un convertidor lineal bien construido es proyecto educativo excelente; para uso real, SMPS certificada (CE/UL) es la elección sensata.