Fuente de corriente constante

MC7805

El 7805 (aquí en su versión MC7805) es un regulador de tensión lineal de tres terminales de la conocida familia 78xx. Entrega una salida fija de 5 V con una corriente de hasta 1 A con una disipación de calor adecuada. Se presenta habitualmente en encapsulado TO-220.

Aunque su uso más común es como regulador de tensión, la misma pieza sirve como fuente de corriente constante con solo añadir una resistencia, tal como muestra el esquema.

Cómo funciona el circuito

La clave está en la propiedad fundamental del regulador: mantiene siempre 5 V entre su pin de salida (OUT) y su pin común (GND), sin importar (dentro de sus límites) qué haya conectado.

Si colocamos una resistencia R entre OUT y GND, el propio regulador se encarga de que la tensión sobre ella sea exactamente de 5 V. Por la ley de Ohm, la corriente que la atraviesa queda fijada por esa tensión y ese valor de resistencia, y es prácticamente independiente de la carga: da igual lo que conectemos en serie a la salida, el regulador ajusta su tensión de salida para mantener esos 5 V sobre R y, con ellos, la corriente.

Esa corriente sale por el pin GND hacia la carga. El condensador C1 de la entrada mejora la estabilidad y filtra el ruido de la alimentación, igual que en un regulador convencional.

Diseño de aplicación

La corriente de salida se obtiene directamente de la tensión de referencia (los 5 V de salida) dividida entre la resistencia, más la pequeña corriente de reposo del propio regulador:

$$I_{out} = \frac{V_{out}}{R} + I_{Q} = \frac{5\ \text{V}}{R} + I_{Q}$$

Por ejemplo, con $R = 100\ \Omega$ obtenemos una corriente de unos $50\ \text{mA}$. La corriente de reposo $I_{Q}$ del 7805 es del orden de 4 a 8 mA y se suma a la de salida, por lo que este montaje es sencillo y robusto pero menos preciso que el equivalente con un LM317 (cuya referencia es de solo 1,25 V y cuya corriente de reposo apenas influye).

Al fijar la resistencia hay que tener en cuenta la potencia que disipa, ya que soporta los 5 V completos:

$$P_{R} = \frac{V_{out}^{2}}{R} = \frac{25}{R}$$

Con $R = 100\ \Omega$ son $0{,}25\ \text{W}$: conviene elegir una resistencia de al menos $0{,}5\ \text{W}$. Además, la tensión de entrada debe ser suficiente: como regla práctica, $V_{in}$ tiene que superar la tensión que caiga en la carga más los 5 V de la referencia más la tensión de dropout del regulador (típicamente unos 2 V).

Otras aplicaciones

Más allá de la fuente de corriente que se explica aquí, el 7805 aparece en montajes muy variados: alimentación fija de 5 V, regulación local sobre placa o regulador ajustable. Algunas de las más habituales:

• Alimentación de 5 V para lógica y microcontroladores. Su uso clásico: entregar una tensión estable de 5 V a circuitos digitales a partir de una fuente mayor sin regular.
• Regulación local sobre placa. Un regulador junto a cada tarjeta o bloque del sistema, en lugar de una única fuente central, para reducir ruido y caídas por el cableado.
• Regulador de salida ajustable. Elevando su pin común con un divisor o un diodo, la salida sube por encima de los 5 V nominales.
• Fuente de alimentación básica para prototipos. Con un transformador y un puente rectificador, ofrece una salida de 5 V lista para montar en la mesa de trabajo.