Fonte De Alimentaçao De 0 A 30v

ETEC JOÃO BAPTISTA DE LIMA FIGUEIREDO

Lucas Quaio Belanzuoli

Luis Gustavo Charelli Devides

Marcus Vinicius Ferreira de Brito

Samuel de Souza Silva

FONTE DE ALIMENTAÇÃO DE 0 a 30V.

MOCOCA – SP

2009

Lucas Quaio Belanzuoli

Luis Gustavo Charelli Devides

Marcus Vinicius Ferreira de Brito

Samuel de Souza Silva

FONTE DE ALIMENTAÇÃO DE 0 a 30V

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à ETEC João Baptista de Lima Figueiredo como um dos pré-requisitos para obtenção do título de Técnico em Automação Industrial sob orientação da professora Heloisa M. M. Zini.

MOCOCA – SP

2009

Lucas Quaio Belanzuoli

Luis Gustavo Charelli Devides

Marcus Vinicius Ferreira de Brito

Samuel de Souza Silva

FONTE DE ALIMENTAÇÃO

Trabalho de Conclusão de Curso submetido ao corpo docente da ETEC João Baptista de Lima Figueiredo, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Técnico em Automação Industrial.

Datas da aprovação: ____ / ____ / ______

Nota: _____

Aprovado por:

_____________________________________

Professor A

_____________________________________

Professor B

_____________________________________

Professor C

MOCOCA – SP

2009

Resumo

Esta fonte tem como função regular a tensão (0 a 30V) e a corrente (2mA a 3A) de saída de acordo com a necessidade de um determinado circuito elétrico, tendo em vista seu ajuste fácil. É geralmente utilizada em laboratórios, em situações que requerem precisão, pois possui um ripple pequeno. Tem como proteção, um dispositivo contra sobre cargas e avarias.

Sumario

1. Introdução......................................................................................6

2. Descrição básica...........................................................................6

3. Tipos de fontes de alimentação...................................................7

3.1. Fonte Chaveada............................................................................7

3.2 . Fonte Linear..................................................................................7

4. Fonte de alimentação estabilizada 0-30v...................................7

4.1. Funcionamento............................................................................7

4.2. Descrições técnicas ...................................................................9

4.2.1. Especificações técnicas da FA..................................................9

4.2.2. Diagrama completo...................................................................10

4.2.3. Características técnicas dos componentes e orçamento.....12

4.3. Aplicações..................................................................................14

5. Conclusão...................................................................................14

6. Referencia...................................................................................14

FONTE DE ALIMENTAÇÃO

1. Introdução

A maioria dos circuitos eletrônicos requer correntes contínuas para a operação. Aparelhos que usam a rede elétrica precisam de um circuito para converter a tensão alternada para tensão ou tensões contínuas necessárias. Mesmo em aparelhos que usam pilhas ou baterias, pode haver necessidade de conversão da tensão destas para níveis de operação dos circuitos.

Uma fonte ideal não deve apresentar perdas, a tensão fornecida deve ser contínua pura, sem ondulações e constante, independente da variação da carga. É evidente que isso não existe na prática, mas a evolução dos circuitos (de fontes ou quaisquer outros) ocorre sempre no sentido da aproximação com o ideal.

2. Descrição Básica de uma Fonte de Alimentação

Uma fonte de alimentação é um aparelho ou dispositivo eletrônico constituído por quatro blocos de componentes elétricos: um transformador de força (que aumenta ou reduz a tensão), um circuito retificador, um filtro capacitivo e/ou indutivo e um regulador de tensão.

• Transformador: dispositivo destinado a transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro, transformando tensões, correntes e/ou de modificar os valores das Impedância elétrica de um circuito elétrico. Trata-se de um dispositivo de corrente alternada que opera baseado nos princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday e da Lei de Lenz. Há uma variedade de transformadores com diferentes tipos de circuito, mas todos operam sobre o mesmo princípio de indução eletromagnética.

• Circuito retificador: é aquele que transforma um sinal de corrente alternada em corrente contínua, ou seja, impede que haja mudança de sentido de fluxo de corrente elétrica.

• Filtro capacitivo: é um arranjo de circuito elétrico que tem a finalidade de reduzir variações de tensão e corrente de altas frequências. Basicamente os filtros capacitivos usados em fontes servem para diminuir a tensão de ondulação ou Ripple.

• Regulador de tensão: é um dispositivo, geralmente formado por semicondutores, tais como diodos zener e circuitos integrados reguladores de tensão, que tem por finalidade a manutenção da tensão de saída de um circuito elétrico. Sua função principal é manter a tensão produzida pelo gerador/alternador dentro dos limites exigidos pela bateria e pelo sistema elétrico que esta alimentando.

3. Tipos de Fontes de Alimentação

3.1. Fonte Chaveada

Uma fonte chaveada (em língua inglesa switched-mode power supply (SMPS)), é uma unidade de fonte de alimentação eletrônica que incorpora um regulador chaveado, ou seja; um circuito controlador interno que chaveia a corrente, ligando e desligando rapidamente, de forma a manter uma tensão de saída estabilizada. Reguladores chaveados são utilizados para substituição de reguladores lineares mais simples, quando uma eficiência maior, menor tamanho e maior leveza são requeridos. Eles, entretanto, são mais complexos e mais caros, e o chaveamento da corrente pode causar problemas de ruído (tanto eletromagnético quanto sonoro) se não forem cuidadosamente suprimidos, e projetos simples podem ter baixo fator de potência.

3.2. Fonte Linear

As fontes lineares são assim chamadas por normalmente utilizarem um circuito integrado ou um transistor operando de forma linear na regulação da tensão da saída.

4. Fonte de Alimentação Estabilizada 0-30 v

4.1. Funcionamento

Para começar, há um passo-down de alimentação com um transformador de enrolamento secundário avaliado em 24 V / 3 A, que é conectado entre os pontos de entrada do circuito nos pinos 1 e 2. (a qualidade da saída de abastecimento será diretamente proporcional à qualidade do transformador). A voltagem de enrolamento secundário do transformador é retificada pela ponte formada pelos diodos D1-D4. A tensão contínua obtida através da saída da ponte é suavizada pelo filtro formado pelo capacitor C1 e do resistor R1. O circuito incorpora algumas características únicas que a tornam bastantes diferentes das outras fontes de alimentação de sua classe. Em vez de utilizar um mecanismo de feedback variável para controlar a tensão de saída, o nosso circuito utiliza um amplificador de ganho constante de fornecer a tensão de referência necessários para a sua operação estável. A tensão de referência é gerada na saída de U1.

O circuito funciona da seguinte forma: O D8 diodo é um zener de 5,6 V, que aqui opera em seu coeficiente de temperatura zero. A tensão na saída do U1 aumenta gradualmente até que o diodo D8 é ligado. Quando isso acontece, o circuito estabiliza a tensão de referência e Zener (5,6 V) aparece em todo o resistor R5. A corrente que flui através da entrada não inversora do op-amp é insignificante, pois a mesma corrente através de R5 e R6, e como os dois resistores têm o mesmo valor da tensão entre os dois em série será exatamente o dobro da tensão através de cada um. Assim, a tensão presente na saída do op-amp (6 pinos de U1) é de 11,2 V, o dobro da tensão de referência Zeners. O circuito integrado U2 tem um fator de amplificação constante de cerca de 3 X, de acordo com a fórmula A = (R11 + R12) / R11, e levanta a 11,2 V de tensão de referência para cerca de 33 V. O trimmer RV1 e o resistor R10 são utilizados para o ajustamento das tensões de saída dos limites para que ele possa ser reduzida a 0 V, apesar de eventuais tolerâncias valor dos outros componentes no circuito.

Outra característica muito importante do circuito, é a possibilidade de pré-ajuste a corrente máxima que pode ser sacado a partir do PSU, efetivamente convertê-lo a partir de uma fonte constante de tensão para uma corrente constante. Para tornar isso possível, o circuito detecta a queda de tensão através de um resistor (R7), que é ligado em série com a carga. O IC responsáveis por esta função do circuito é U3. A entrada inversora de U3 é tendenciosa em 0 V via R21. Ao mesmo tempo, a entrada não inversora do CI mesmo pode ser adaptada a qualquer tensão por meio da P2.

Vamos supor que para uma determinada produção de alguns volts, P2 é definido de modo que a entrada do IC é mantida em 1 V. Se a carga aumenta a tensão de saída será mantida constante pela secção de amplificação de tensão do circuito e a presença de R7 em série com a saída terá um efeito negligenciável devido ao seu baixo valor e por causa de sua localização fora do ciclo de realimentação do circuito de controle de tensão. Enquanto a carga é mantida constante, a tensão de saída não é alterada, o circuito é estável. Se a carga é aumentada de modo que a queda de tensão através R7 é maior do que 1 V, IC3 é forçado a ação e o circuito é deslocado para o modo de corrente constante. A saída do U3 é acoplada à entrada não inversora do U2 por D9. U2 é responsável pelo controle de tensão e, como U3 é acoplada a sua entrada o último pode substituir de forma eficaz a sua função. O que acontece é que a tensão através R7 é monitorado e não está autorizada a aumentar acima do valor pré-determinado (1 V, no nosso exemplo), reduzindo a tensão de saída do circuito.

Esta é na verdade uma forma de manter a constante corrente de saída e é tão precisa que é possível limitar o Preset atual a tão baixo quanto 2 mA. O capacitor C8 está lá para aumentar a estabilidade do circuito. Q3 é usada para acionar o LED quando o limitador de corrente é ativado, a fim de fornecer uma indicação visual da operação limitadores. A fim de tornar possível para o U2 para controlar a tensão de saída a 0 V, é necessário estabelecer uma grade negativa e isso é feito por meio do circuito de cerca de C2 e C3. A mesmo fonte negativa também é usada para U3. Como U1 está trabalhando em condições fixas que podem ser executados a partir da linha de alimentação não regulada positiva e da terra.

A grade negativa é produzida por um circuito simples que é estabilizado por meio de R3 e D7. A fim de evitar situações descontroladas no encerramento há um circuito de proteção em torno de Q1. Assim que o transporte ferroviário de oferta negativo colapsos Q1 remove toda a movimentação para o estágio de saída. Esse efeito em traz a tensão de saída a zero, logo que o AC é removido proteger o circuito e os aparelhos conectados a sua saída. Durante a operação normal Q1 é mantido desligado por meio de R14, mas quando o trilho de alimentação negativa desmorona o transistor é ligado e traz a saída de baixo U2. O IC tem proteção interna e não pode ser danificado devido a este curto-circuito efetiva da sua produção. É uma grande vantagem em trabalho experimental a ser capaz de Esse tipo de fonte possui uma certa limitação de funcionamento. A sua tensão de entrada é de 24V, necessitando de um transformador externo para o seu devido funcionamento.

Esta característica torna esta fonte de alimentação indispensável em laboratórios de experiências, pois é possível limitar a corrente máxima que um típico circuito sob teste requer, e ligá-lo em seguida, sem qualquer receio de que ele pode ser danificado se algo der errado. Existe também uma indicação visual que o limitador de corrente está em operação para que você possa ver de relance que o seu circuito excedeu ou não os seus limites predefinidos.

Esta é uma fonte de alimentação de alta qualidade com uma saída continuamente variável, estabilizada ajustável em qualquer valor entre 0 e 30VDC. O circuito também incorpora um limitador de saída de corrente que efetivamente controla a corrente de saída de alguns miliamperes (2 mA) para a produção máxima de três amperes que o circuito pode fornecer.

fornecimento de energia sem ter que esperar para os capacitores de alta, e há também uma proteção adicional, porque a saída de muitas fontes de alimentação estabilizadas tende a aumentar instantaneamente a desligar com resultados desastrosos.

matar a saída de um fornecimento de energia sem ter que esperar para os capacitores de alta, e há também uma proteção adicional, porque a saída de muitas fontes de alimentação estabilizadas tende a aumentar instantaneamente a desligar com resultados desastrosos.

4.2. Descrições técnicas

Esta é uma fonte de alimentação de alta qualidade com uma saída continuamente variável, estabilizada ajustável em qualquer valor entre 0 e 30VDC. O circuito também incorpora um limitador de saída de corrente que efetivamente controla a corrente de saída de alguns miliamperes (2 mA) para a produção máxima de três amperes que o circuito pode fornecer.

4.2.1. Especificações técnicas da F.A.

Tensão de entrada: ....................24 VCA

Corrente de entrada: ................ 3 A maximo

Tensão de saída: .......................0-30 V ajustável

Saída de Corrente: ....................2 mA-3 A ajustável

Saída de Tensão Ripple: .......... 0,01% máximo

Recursos

- Dimensões reduzidas, fácil construção, operação simples.

- Tensão de saída facilmente ajustável.

- Saída de limitação de corrente com indicação visual.

- Proteção total do dispositivo fornecido contra sobre cargas e avarias.

4.2.2. Diagrama Completo

Placa de circuito impresso

4.2.3. Características técnicas dos componentes e orçamento

Componente Qnt. Preço Total

Resistor 2,2 kOhm 1W 1 R$ 0,15 R$ 0,15

Resistor 82 Ohm 1/4W 1 R$ 0,15 R$ 0,15

Resistor 220 Ohm /4W 1 R$ 0,25 R$ 0,25

Resistor 4,7 kOhm 4W 1 R$ 0,25 R$ 0,25

Resistor 10 KOhm 1/4W 5 R$ 0,15 R$ 0,75

Resistor 0,47 Ohms 5W 1 R$ 0,30 R$ 0,30

Resistor 27 KOhm /4W 2 R$ 0,25 R$ 0,50

Resistor 2,2 KOhm /4W 2 R$ 0,25 R$ 0,50

Resistor 270 KOhm 4W 1 R$ 0,25 R$ 0,25

Resistor 56KOHM /4W 2 R$ 0,25 R$ 0,50

Resistor 1,5KOhm1/4W 1 R$ 0,15 R$ 0,15

Resistor 1 KOhm 1/4W 2 R$ 0,15 R$ 0,30

Resistor 33 Ohm 1/4W 1 R$ 0,15 R$ 0,15

Resistor 3,9 KOhm /4W 1 R$ 0,25 R$ 0,25

Resistor = 100K trimmer 1 R$ 5 ,00 R$ 5,00

Potenciômetro 10KOhm linear 1 R$ 3,50 R$ 3,50

Capacitor 3300 F/50Veletrolítico 1 R$ 0,58 R$ 0,58

Capacitor 47UF/50V eletrolítico 2 R$ 0,90 R$ 1,80

Capacitor 100nF poliéster 1 R$ 0,24 R$ 0,24

Capacitor 200nF poliéster 1 R$ 0,30 R$ 0,30

Capacitor 200nF poliéster 1 R$ 0,37 R$ 0,37

Capacitor 10UF/50V eletrolítico 1 R$ 0,14 R$ 0,14

Capacitor 330pF cerâmico 1 R$ 0,07 R$ 0,07

Capacitor 100pF cerâmico 1 R$ 0,07 R$ 0,07

Diodo 1N5402 2A 4 R$ 1,24 R$ 4,96

Diodo 1N4148 4 R$ 1,24 R$ 4,96

Diodo 5,6 V Zener 2 R$ 1,24 R$ 4,96

Diodos 1N4001 1A 1 R$ 1,24 R$ 1,24

LED 1 R$ 0,90 R$ 0,90

Transistor BC548 NPN ou BC547 1 R$ 4,00 R$ 4,00

Transistor 2N2219 NPN 1 R$ 1,00 R$ 1,00

Transistor BC557 PNP ou BC327 1 R$ 1,00 R$ 1,00

Transistor de potência 2N3055 NPN 1 R$ 4,00 R$ 4,00

Amplificador operacional TL081 3 R$ 2,50 R$ 2,50

Placa de circuito impresso (15x15cm) 1 R$ 3,00 R$ 3,00

TOTAL R$ 51,75

4.3. Aplicações

Esta característica torna esta fonte de alimentação indispensável em laboratórios de experiências, pois é possível limitar a corrente máxima que um típico circuito sob teste requer, e ligá-lo em seguida, sem qualquer receio de que ele pode ser danificado se algo der errado. Existe também uma indicação visual que o limitador de corrente está em operação para que você possa ver de relance que o seu circuito excedeu ou não os seus limites predefinidos.

5. Conclusão

Esse tipo de fonte possui uma certa limitação de funcionamento. A sua tensão de entrada é de 24V, necessitando de um transformador externo para o seu devido funcionamento. O uso do aparelho é indispensável para testes em laboratórios.

6. Referência

• http://translate.google.com.br/translate?hl=pt-BR&sl=en&tl=pt&u=http://www.electronics-lab.com/projects/power/003/index.html&prev=hp&twu=1

• http://pt.wikipedia.org/wiki/P%C3%A1gina_principal