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Codigo de Resistencias SMD

Esta introducción sobre la Tecnología y Dispositivos de Montaje Superficial se encuentra dividido en las siguientes paginas:

codigo resistores SMD

Como los encapsulados de los resistores de montaje superficial son tan pequeños no hay espacio suficiente para colocar bandas de colores, por lo tanto se emplea una codificación numérica como puede apreciarse en la primera imagen del artículo. El código esta formado por 3 o 4 letras o números.

Leer este código es un poco más complicado que las clásicas bandas de colores debido a que existen diferentes codificaciones en uso.

Código de Resistores con 3 Dígitos

La más común emplea 3 dígitos y es muy similar a la codificación con colores. Los primeros dos números indican los dos primeros dígitos del valor de la resistencia mientras que el tercero nos indica la cantidad de ceros (factor de multiplicación).

codigo numerico resistores resistencias

4700 Ω

Código de Resistores con 3 Dígitos

La codificación que emplea 4 dígitos es usada en los resistores con bajas tolerancias +/- 1% o menor. En este caso los primeros 3 dígitos de indican el valor numérico de la resistencia y el cuarto dígito la cantidad de ceros que se debe poner a continuación.

codigo numerico resistencias SMD

47000 Ω

En caso de existir una coma (valor no entero) generalmente se la representa con la letra R.

Ejemplos:

332 representa 3300 Ω o 3,3 kΩ
475 representa 4700000 Ω o 4,7 MΩ
8202 representa 82000 Ω o 82 kΩ
1764 representa  1760000 Ω o 1,76
0R1 representa 0,1 Ω
R33 representa 0,33 Ω
8R2 representa 8,2 Ω
0R47 representa 0,47 Ω
1R000 representa 1 Ω
00R1 representa 0,1 Ω

Codificación EIA-96

Ademas de los códigos de 3 o 4 dígitos, se está comenzando a utilizar la nueva norma EIA-96 empleada en resistores con tolerancias del 1%. Al irse utilizando resistores con un gran valor de resistencia el espacio disponible, aún empleando la codificación de 4 dígitos, es poco para poder anotarlo y debido a esto surge está codificación.

Emplea tres caracteres para indicar el valor de la resistencia: los dos primeros son números e indican los 3 dígitos más significativos del valor de resistencia, el tercer carácter es una letra que indica el multiplicador (cantidad de ceros a agregar). Al usar una letra se evita confusión con la codificación de 3 números.

codigo resistores EIA-96

Los códigos de los multiplicadores utilizados son:

codigo multiplicador EIA-96

La codificación numerica es:

codigo numerico resistores norma EIA-96

Ejemplo:

Si tenemos un resistor con el código 68X, los primeros dos números hacen referencia al valor 499, y la X se refiere al multiplicador 0,1 (ver tablas); por lo tanto estamos en presencia de un resistor cuyo valor de resistencia es 49,9 Ω

Resistores SMD

Esta introducción sobre la Tecnología y Dispositivos de Montaje Superficial se encuentra dividido en las siguientes paginas:

resistencias SMD

Los resistores son el componente SMD más utilizado electrónico. Millones de resistencias son usadas diariamente en la producción producir de equipos electrónicos desde teléfonos celulares hasta televisores y reproductores de MP3, equipos de comunicaciones comerciales  y equipos de investigación de alta tecnología.

Construcción Básica de un Resistor SMD

Los resistores SMD son de forma rectangular. Tienen áreas metalizadas en los extremos del cuerpo lo que les permite ponerse en contacto con la placa de circuito impreso a través de la soldadura.

El resistor consiste en un sustrato de cerámica y en éste se deposita una película (capa) de óxido de metal. El grosor y la longitud de la película real determina la resistencia. En vista del hecho de que las resistencias SMD se fabrican utilizando óxido de metal, son bastante estables y por lo general tienen una buena tolerancia.

Encapsulados

Los resistores (o resistencias para los Argentinos), vienen en una gran variedad de encapsulados. A medida que la tecnología avanzo el tamaño de los encapsulados a disminuido.

Los principales encapsulados SMD usados en resistores son:

tamaño resistores smd

Si prestamos atención a la columna con las dimensiones en pulgadas podemos apreciar que el numero que identifica al encapsulado se corresponde con las dimensiones físicas. Una resistencia SMD en un encapsulado 0805 mide 0,08 por 0,05 pulgadas

Especificaciones para los Resistores SMD

Los resistores de montaje superficial son fabricados por un número de diferentes empresas, por lo tanto las especificaciones pueden variar de un fabricante a otro. Por ello, es necesario siempre tener en cuenta las especificaciones brindadas por el fabricante de resistor adquirido y no la de otro fabricante.

No obstante, es posible generalizar algunos aspectos que nos encontraremos en las datasheet de todos los fabricantes serios.

  • Potencia: La potencia requiere una cuidadosa consideración en cualquier diseño. En los diseños con SMD los niveles de potencia que podemos disipar son menores que en los circuitos con componentes convencionales (through-hole).

A continuación una tabla con las potencias típicas para los tamaños más usados, solo sirven como guia, ya que pueden variar según el fabricante y el tipo.

potencia resistores smd

  • Tolerancia: En vista del hecho de que las resistencias SMD están fabricadas con películas de óxido de metal los valores de tolerancia son estrechos. Normalmente un 5%, 2% y 1% se encuentran ampliamente disponibles. Para aplicaciones especializadas se pueden obtener los valores 0,5% y 0,1% .
  • Coeficiente de temperatura: Una vez más el uso de películas de óxido de metal permite proporcionar un buen coeficiente de temperatura. Los valores de 25, 50 y 100 ppm / °C están disponibles.

Aplicaciones

tamaño resistor smd

Los resistores SMD se utilizan en todos los diseños industriales. Su tamaño no sólo significa que son aptos para tarjetas de circuitos compactos, y para las técnicas de montaje automático, sino que también posee las ventajas que éstas funcionan bien en frecuencias de radio. Su tamaño significa que tienen inductancia poco falsa y capacitancia. Sin embargo, la atención tiene que ser tomado para el cálculo de su disipación de potencia, ya que sólo puede disipar pequeños niveles de energía.

Cargador de Baterias de Plomo Acido

cargador baterias plomo acidoUn rectificador es un equipo no necesariamente preparado para todas las necesidades de carga que requiere una batería. En cambio un cargador es un equipo que incluye a un rectificador pero con circuitos adicionales, de automatización y control, especialmente diseñados para adaptarse a la carga de una batería. Demos un ejemplo para que se entienda mejor esto: un rectificador entrega una tensión fija, como 24, 48 o 110V de tensión continua. En cambio, un cargador puede entregar una tensión de mantenimiento de 27.2, 54.5 o 125V y, además, otras tensiones más elevadas para cargar la batería.

En lo que respecta a las especificaciones, vamos a distinguir dos tipos: en primer lugar nos referiremos a las que tienen que ver con las cuestiones básicas que se requieren para el buen mantenimiento de una batería. El parámetro más importante es, sin duda, la regulación estática de la tensión de salida. Se entiende por este término, a la variación que experimenta la tensión de salida cuando la corriente de carga varía entre 0 y 100% (regulación de carga) y la red entre +/- 10% ó -15%/+10% ó cualquier otro porcentaje que se requiera según las características de la red del lugar (regulación de línea).

La regulación de la tensión de salida es muy importante para mantener estabilizada la tensión de flote o mantenimiento de una batería estacionaria. Si la regulación no es buena, y la tensión baja o sube según el consumo o el estado de la red, la consecuencia será una batería cuya autodescarga no estará correctamente compensada (tenderá a sulfatarse), o cuya gasificación será excesiva (si es de electrolito líquido habrá que reponer el agua evaporada con mayor frecuencia y si es sellada tenderá a secarse con varias consecuencias para la duración del producto).

¿Qué porcentaje de regulación podemos pedirle a un buen cargador?

Lo primero que diremos es que depende del tipo de batería. Si se trata de una batería de electrolito líquido, una regulación de +/- 1% es suficiente para mantener la vida del producto. Pero, si se trata de una batería sellada, la regulación debe de +/- 0,5% o mejor.

Cuando hablamos de ese porcentaje de regulación, estamos suponiendo que las variaciones de red y carga pueden producirse en forma simultánea y en el sentido más desfavorable (la carga en su valor máximo y la red en su menor valor). Este tipo de regulación se denomina estática porque no se considera el transitorio durante el cual el lazo de control “ve” la variación y reacciona para compensarla.

La regulación dinámica, representada por el porcentaje de variación de la tensión de salida cuando se aplica un escalón de carga y/o una brusca variación de la red, no tiene una gran importancia para los sistemas cuya carga está directamente en paralelo con la batería, ya que esta hace las veces de un gran condensador y dichos transitorios pasan desapercibidos para el consumo. No obstante, la mencionamos porque en algunos equipos puede aparecer especificada y, en algunas aplicaciones podría tener mayor importancia. Como es de imaginarse, los valores de regulación dinámica pueden exceder ampliamente a los de la regulación estática (pueden llegar a duplicarla o triplicarla) pero aquí importa no solo este valor sino el tiempo durante el cual la tensión de salida se mantiene afuera de la “ventana” de regulación estática. Cuanto mayor el tiempo, menor será el valor de apartamiento que puede admitirse. Los tiempos que se admiten varían mucho según la tecnología del cargador.

Los valores de regulación mencionados más arriba son fácilmente alcanzables cuando se emplea la tecnología y los criterios de diseño adecuados. Una regulación de 1% se puede obtener en equipos con control de fase por tiristores. En cambio, con esta tecnología el valor más ajustado de 0,5% que requieren las baterías selladas aumenta los costos y, actualmente, se tiende a utilizar la tecnología de switching en alta frecuencia. Esta tecnología también brinda una mejor regulación dinámica y otras ventajas que se mencionarán más adelante.

El segundo parámetro que mencionaremos en esta nota es el ripple o rizado superpuesto a la tensión continua de salida. Para quienes no están familiarizados con este término, diremos que se trata de una tensión alterna que queda como residuo de la rectificación de la tensión alterna de la red. ¿Qué frecuencia tiene esta tensión alterna? Cuando la rectificación es del tipo denominado “onda completa”, la frecuencia fundamental es de 100 Hz para una alimentación monofásica y 300 Hz para una trifásica. Y decimos frecuencia fundamental porque, en realidad, este residuo de tensión alterna que se superpone sobre la tensión continua de salida, está compuesto por una serie de armónicas, siendo la fundamental la de mayor amplitud.

La tensión alterna superpuesta es perjudicial para cualquier batería porque produce calentamiento y su amplitud debe limitarse. Su valor debe estar en el orden del 1% de la tensión de continua, con un 2% como valor máximo.

Otra consideración a tener en cuenta es en qué condición se debe medir. Muchos fabricantes especifican el ripple en condición de batería conectada. Sin embargo esto es inaceptable dado que será la propia batería la que lo reciba y provoque el efecto de filtrado. En un buen cargador de baterías, el ripple debe medirse en la condición de “sin batería conectada”. De esta manera, estaremos seguros que a la batería le llega la alimentación que le corresponde para conservar su vida útil.

Está claro que lograr un ripple bajo sin batería conectada obliga a colocar un filtro de tipo inductor-capacitor luego de la etapa de rectificación, pero no hay otra forma de lograrlo con cargadores convencionales, esto es, del tipo controlado por tiristores operando a frecuencia de red. En los cargadores más modernos, de tecnología switching, la alta frecuencia a la que trabajan logra que estos componentes sean sensiblemente más pequeños y de menor costo.

La diferencia entre ambas tecnologías (rectificación con tiristores trabajando a frecuencia de red y rectificación con switching o conmutación en alta frecuencia) es tan notable como la que se aprecia en las fotografías que mostramos más abajo. Ambos cargadores son de la misma potencia, 48V-100A, poco más de 5KVA. Sin embargo, se puede apreciar la diferencia de tamaño (e imaginar la de peso).

En la fotografía de abajo, se puede ver el tamaño de los componentes ferromagnéticos. El equipo de switching, al trabajar en alta frecuencia (100 Khz y superior) logra una drástica reducción en el tamaño de estos componentes que, además, deben realizarse mediante cerámicas magnéticas (ferrite). Los tiristores fueron desarrollados por General Electric, entre otras compañías, y los equipos con estos componentes alcanzaron su auge en la década del 70. Los equipos de switching comenzaron a desarrollarse en la década del ’80 y todavía están evolucionando.

cargador de bateria

Rendimiento y el Factor de Potencia

Estos dos parámetros a los que, anteriormente, no se les otorgaba ninguna importancia pero que, en los tiempos que corren, han pasado a ser elementos fundamentales para evaluar la calidad de un equipo. Se entiende por rendimiento a la relación entre la potencia de salida (en tensión continua) y la de entrada (en tensión alterna). Como decíamos, en la época actual, donde el ahorro de energía tiene una gran importancia, en equipos de baja potencia (Pin < 1KVA) debe pedirse un rendimiento mínimo de 75 a 80%, con tecnología convencional y de 85 a 90% si se trata de switching en alta frecuencia. En los grandes rectificadores, de potencias superiores a 10KVA, el rendimiento debe alcanzar valores de 85%, con tecnología convencional, y tan altos como 90% en switching. De otra manera, pensemos que la cantidad de energía desperdiciada sería muy importante.

En lo que respecta al factor de potencia, comencemos diciendo que se trata de la relación entre la potencia activa y la potencia aparente que ingresa al equipo desde la red. Este factor es cada vez más tenido en cuenta por los usuarios debido a las penalidades que imponen las compañías de luz. En los equipos tiristorizados, la forma de mejorar el factor de potencia es agregando inductores y capacitores de corrección en la entrada (tener en cuenta que la mejora es hasta un límite de 0,85, aproximadamente, debido a la presencia de potencia de distorsión, que no puede ser compensada por estos componentes) y, en los más modernos de switching, deben contar con una etapa de preregulación con un corrector activo (con lo que se logra que el factor de potencia sea de 0,99).

Más Información sobre las Baterías de Plomo Ácido

Amplificador de VHF

Construir un amplificador de VHF es complicado, no tanto por sus cálculos  sino por el cuidado que se debe tener al momento de realizar el diseño del PCB y al momento de motar el PCB.

El siguiente circuito electronico corresponde a un amplificador de potencia de 2w que trabaja en VHF, específicamente en la banda de FM 88-108 MHZ.

Los interesados en conocer como se realizo el diseño del mismo pueden visitar los siguientes post en donde se encuentra detallado paso a paso.

Amplificador de Potencia en VHF

Diagrama del Amplificador

diagrama amplificador potencia 2w VHF


Amplificador de Potencia – 3º Parte

Ultima entrega sobre el diseño del amplificador de potencia, ya tenemos diseñado las etapas necesarias para la amplificación que elegimos, entrando con 1mW y saliendo con 2W…. 3000 veces más grande. Seleccionamos los transistores a utilizar y diseñamos los circuitos para realizar la polarización de cada uno.

Este último paso es muy importante ya que si no lo tenemos en cuenta o lo hacemos mal nos tira toda la ganancia y hasta podríamos terminar haciendo un atenuador jaja :)… lo más común es que en lugar de tener un amplificador obtenemos un oscilador y tampoco queremos eso.

Cálculo de las Redes de Adaptación

Es muy importante adaptar las impedancias de cada etapa entre sí, con la carga y con el generador, para poder tener máxima transferencia de potencia y viéndolo desde el lado de medios de enlace evitar tener ondas reflejadas

Adaptar significa que la impedancia de salida de una etapa tiene que ser igual a la impedancia de entrada de la etapa siguiente.

Elijo adaptar todo el amplificador a 50 ohm. Según fuimos calculando las impedancias de entrada y salida de las etapas son:

Para realizar las adaptación use la versión DEMO de Smith V2.3 (nada de andar haciendo en papel con compas y regla ;) )

Red de Adaptación Nº 3

Zo = 50Ω
Zin = Z’out Q2 = 60 + j 45
Se elige un Q= 5

Red de Adaptación Nº 2

Zo = Z’in Q2 = 24.5 + j 11  Ω
Zin = Z’out Q = 125 + j 190 Ω
Se elige un Q= 5.

Red de Adaptación Nº 1

Zo = Z’in Q1 = 60 + j52.5  Ω
Zin = 50 Ω
Se elige un Q= 5

Terminamos! :-)

Esquema del Amplificador de Potencia


Notas Finales

El  pcb que se diseñe para este circuito tiene que ser de 2 capas, ya que es necesario si o si tener un plano de tierra, en mi caso, puse planos de tierra en los 2 lados de la plaqueta (de fibra de vidrio) y los conecte mutuamente en muchos puntos para tener el plano de tierra lo más homogéneo posible.

A pesar que en el calculo de los circuitos de las redes de adaptación se encuentran valores fijos para los capacitores, además de ser valores muy difíciles (algunos imposibles) de conseguir el diseño de la plaqueta que realicemos no va a ser perfecto ya que no tuvimos en cuenta las capacitancias parásitas (que en alta frecuencia adquieren importancia) de, por ejemplo los resistores, además de las capacitancias debido a un ruteo de pistas no correcto. Por todo eso no se ponen valores de capacitores fijos en las redes de adaptación sino que se colocan capacitores variables.

Con un osciloscopio tenemos que ir etapa por etapa corroborando los valores de la señales entrantes y salientes y ajustar cada capacitor variable hasta alcanzar los maximos.

Les conviene usar tanto en la entrada y salida del amplificador conectores BNC (los que traen los osciloscopios), les va a ser más fácil medir el verdadero valor de potencia si disponen de una carga (antena) fantasma. Desde la salida del modulador de FM hasta el amplificador usen conectores BNC y cable coaxial, lo mismo para la salida.

Por ultimo dejar en claro que al transistor 2n3553 debemos colocarle un disipador.

PD: Les debo la foto del prototipo por que lo done je, voy a ver si lo consigo así le saco unas fotos y pueden apreciar el diseño particular de mi pcb, los planos de tierra, la forma en que están bobinadas las inductancias de choque en los VK200

Amplificador de Potencia 2W