Fuente de Alimentación Variable



Introducción

Desde hace décadas que se ha jugado con las diferentes tensiones de alimentación en los pedales. Todo proviene de observar el resultado cuando se iban acabando las pilas. Según sea el efecto el resultado puede ser muy interesante. De sobras es sabido lo curioso que resulta con algunos fuzzes, algunas distorsiones, wahs, etc. Desde luego que en otros el resultado es desastroso, como en todo lo que sea digital, pero a veces es divertido el juguetear con este efecto y descubrir qué nos pueden dar nuestros efectos cuando operan a unas tensiones menores que las que constaban en sus diseños originales.

Lo mismo se podría decir cuando las tensiones son mayores aunque esto puede tener consecuencias según el circuito que usemos. Con efectos "de vieja escuela", los que están basados en sólo transistores, el límite de tensión que podemos meter es bastante alto comparado con los 9V de rigor. Cuando ya tenemos circuitos integrados por medio, hay que tener mucho más cuidado. En cualquier caso, conviene echarle un vistazo a las "datasheets" antes de meterle alegremente una tensión superior a la nominal. Aparte de esto, algunos circuitos están protegidos contra sobretensiones mediante el uso de diodos Zener por lo que aumentar la tensión de entrada no tendrá ningún efecto.

Para jugar con esto es para lo que he hecho este proyecto. Aparte de ser una fuente de alimentación al uso muy decente para obtener unos 9V muy limpitos, podemos bajar hasta poco más de 1V y subir hasta casi 30V dependiendo del transformador y circuito que usemos. Para ello usaremos el archiconocido regulador de tensión variable LM317:


Pines del LM317.

Como véis se trata de un circuito integrado en encapsulado TO-220, idéntico exteriormente a los típicos reguladores de tensión 78xx aunque el patillaje es diferente. Como véis, tiene tres terminales:

Aquí tenemos una aplicación típica de este chip:


Aplicación básica del LM317.
Imagen obtenida de su datasheet.

Como véis, se le suministran unos 28V y nos entrega entre 1.2V y 25V a la salida. Para quedarnos con unos valores de seguridad yo he utilizado un pequeño transformador encapsulado de 230V a 15V y 2.4VA (aunque en el link pone que es de 2.8VA, realmente es de 2.4VA), lo que nos entrega unos 160mA que servirán para alimentar cualquier pedal, a excepción de los muy complejos como delays, etc. con los que, por cierto, es mejor no jugar con las tensiones de alimentación. Esos 15V aumentan al ser rectificados y filtrados por lo que va perfecto para este diseño.

Esquema

Hay infinidad de esquemas de fuentes de alimentación variables basados en este chip que apenas cambian en algunos valores y poco más. Es un estándar de la industria. Por ejemplo, tenéis el famoso esquema de la fuente A Super Pedalboard Power Supply de la imprescindible web GEOFEX de R.G. Keen, que es practicamente igual aunque se mete con el tema de impedancias de salida en el que yo no he entrado (aún).

Aquí tenéis el simple esquema de esta fuente regulable:


Esquema de la Fuente Variable.

A la izquierda tenemos el transformador conectado a la red de 230V. La salida va a un clásico puente de diodos (1N4007) del que obtenemos una salida de corriente continua. A continuación tenemos dos condensadores de filtro en paralelo de 1000uF cada uno. Podemos sustituirlos por uno de 2.2uF, de 3.3uF o incluso de más. A mí personalmente me gusta el poner varios en paralelo porque así, manteniendo la misma capacidad deseada, mejora la ESR, lo cual siempre es de agradecer.

A continuación ya llegamos a la patilla Vin del LM317. En este mismo chip vemos que hay una resistencia de control de 240R que va entre la salida Vout y la patilla de regulación Adj. Desde esta última a masa hay un potenciómetro de 4K7 que es el que nos permitirá ajustar la tensión de salida. Si os fijáis bien hay una resistencia "R ajuste" en paralelo con este potenciómetro. Esto lo he añadido porque no quiero que suba demasiado la tensión de salida para evitar males mayores. Debéis probar con esta resistencia para obtener el máximo de salida deseado. En mi caso, opté por una de 9.1K para obtener un máximo de 19.3V a la salida. Si queréis, podéis usar un "trimmer" de 10K ó 22K para ajustar mejor aún.

A continuación va otro condensador electrolítico de filtro de 10uF y otro cerámico o de film de desacoplo. Como véis, la cosa es bien sencilla. No necesitamos nada más para que funcione... Ahora vamos acomplicarla un poquito para darle más vidilla.

Placa y modificaciones

Aquí tenéis el diseño final en placa de tiras "VEROBOARD", que para eso estamos de DIY:


Placa del circuito y componentes externos.

Esta placa está diseñada con DIY Layout Creator, "DIYLC" para los amigos, programa que aconsejo definitivamente por su sencillez, adecuación específica para proyectos electrónicos relacionados con el mundo de la guitarra eléctrica (está diseñado específicamente para esto) y que además es gratuito y continuamente soportado y actualizado por su creador. La placa está diseñada en concreto para la caja y el transformador que yo he usado pero es muy fácilmente modificable para adaptarse a lo que uséis.

Hay que prestar atención a los cortes de las pistas. En la imagen de arriba se ven todos los cortes pero para poder verlos aún mejor aquí tenéis una imagen transparente en la que se ven mejor aún para que no haya equívocos. Con respecto a este tema es muy importante que aisléis todo lo posible la parte que lleva los 230V de la red eléctrica del resto del circuito. Fijáos que estas conexiones entran en la placa en las coordenadas E1 y M1, conectan con el primario del transformador en E3 y M3 e inmediatamente tienen por seguridad dos cortes de pistas en E4-E5 y M4-M5. Poned mucho cuidado con esto y aseguráos bien de que no habéis conectado accidentalmente estas pistas con las adyacentes al hacer las soldaduras. Es vital que lo hagáis bien, no sólo porque podríais freir el resto del circuito sino porque os podéis llevar un serio calambrazo al manipular la placa.

También hay que poner atención en las dos resistencias que lleva esta placa. Debido a que están montadas en posición vertical, no aparecen representados ni sus valores ni sus denominaciones. Así tendremos:

Los otros cortes que hay en esta placa están en I17 y K20.


Interior.

Es importante reseñar que el LM317 disipa calor. Bastante según el caso por lo que es imprescindible ponerle un disipador. Los LM317 en formato TO-220 como el que he usado son capaces de disipar un máximo de 1.5A y 20W, lo cual es muchísimo más de los 160mA que es capaz de entregar el transformador que he usado. Por eso no necesitaremos ventiladores ni disipadores enormes, pero aún así conviene poner uno por si acaso y no olvidarnos de usar pasta conductora entre el disipador y la aleta del chip. Si esto es, como ya he dicho, muy importante, aún lo es más el que tengáis en cuenta que dicha aleta del LM317 está conectada eléctricamente a Vout por lo que dicho disipador no debe nunca hacer contacto con nada más, y mucho menos con masa, a menos que uséis algún tipo de "mica" o cualquier otro aislante termoconductor entre disipador y chip, pero visto el poco rendimiento de corriente que va a tener este montaje, tampoco haría falta meterse en esos lios. Con el disipador "al aire" nos valdrá. Eso si, como no va a ir fijado a nada más que al LM317, recomiendo fijarlo a la placa mediante algún sistema como cola caliente, por ejemplo.


Detalle.

Como véis en el esquema de la placa, he añadido un voltímetro digital al montaje. De nada nos sirve estar modificando la tensión de salida si no sabemos qué tensión estamos obteniendo. Para ello he usado un baratísimo y bastante preciso voltímetro digital que he comprado en DealXtreme (SKU:278165) pero que también podréis encontrar en ebay, Banggood, Ali Express y el resto de sospechosos habituales. El precio es ridículo y funciona la mar de bien. Eso sí, debéis tener en cuenta el conseguir uno de "los de tres cables". En el esquema véis estos tres cables con su código (real) de colores:


Voltímetro LED.

La razón de tener dos vías independientes de entrada de tensión es para permitir que mida a tensiones por debajo del mínimo necesario para que el propio circuito del voltímetro digital pueda funcionar (4V). Así, el cable rojo se conecta antes del LM317 (Vin) y el cable amarillo se conecta después de este (Vout). La masa es común. En cuanto a la precisión del voltímetro es bastante alta pero aún así es ajustable pues dispone de un diminuto trimmer para hacerlo. En mi caso no lo he tenido que retocar pero ahí está por si fuese necesario.


Diminuto trimmer de ajuste sobre las dos resistencias SMD.



Mínimo (1.2V) y máximo (19.3V) de salida con la configuración elegida.

Tened cuidado con la alimentación del voltímetro y no sobrepaséis los 30V del máximo, pues acabaríais friéndolo.

Otro dispositivo que he añadido al sistema es el inversor de polaridad a la salida. De este modo puedo alimentar circuitos con polaridad "normal", esto es, el estándar BOSS de negativo al centro, o bien con polaridad invertida con positivo al centro, que resulta ser la polaridad estándar fuera del mundo de los pedales y efectos de guitarra y que también usaremos para pedales que lo requieran, como algunos Fuzzes / Rangemasters PNP, etc. Sin embargo esta funcionalidad es muy peligrosa ya que el error de posición del conmutador o simplemente el cambiarlo de estado por accidente, nos puede provocar un serio problema con consecuencias desastrosas. Para evitarlo en lo posible he utilizado un conmutador DPDT de bola con dispositivo de retención:


Conmutador DPDT con dispositivo de retención.

Para poder cambiar de estado hay que tirar de la palanca, salvar la retención y conmutar, tras lo cual vuelve a quedar retenido evitando cambios accidentales, pues la misma palanca lleva dentro un muelle que la fija a su posición de bloqueo.


Detalle.

El DPDT tiene el formato mini al que estamos acostumbrados de otros montajes:

Ha dado la casualidad de que tenía un par de estos DPDTs especiales pero pueden ser algo difíciles de encontrar (Googlead por "lockable DPDT switch"). En su defecto, sería prudente utilizar un DPDT de corredera, que son más difíciles de conmutar por error que los de bola normales, o cualquier otro dispositivo que nos permita cierta seguridad.





Para saber más: Fuente de Alimentación Variable en el foro de guitarrista.com


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