Fontes De Alimentação Com Reguladores

1 INTRODUÇÃO

Equipamentos de corrente contínua são diferenciados no ponto de vista técnico pelo fato de necessitarem de uma forma de onda de tensão e corrente diferente da que é distribuída por concessionárias de energia, a forma alternada, geralmente. Com isso há uma necessidade de conversão de forma de onda. Um sinal alternado deve se tornar contínuo, de forma a alimentar corretamente dispositivos CC. Esta conversão é feita por circuitos eletrônicos, como ocorre neste projeto, e, sendo a eletrônica uma vasta ciência, uma delas foi aqui proposta: A realização de uma fonte simétrica 12+12V e 1A.

2 OBJETIVO

Projetar e construir uma fonte regulada simétrica de ±12 V e comparar os valores de medidas (tais como, tensões de saída da fonte, tensões de entrada, tensões sobre os capacitores e etc.) do projeto prático a partir do osciloscópio com os obtidos através da simulação em software (Pspice).

3 PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO

3.1 FUNCIONAMENTO DA PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO

A fonte é alimentada por uma tensão alternada de 60 Hz cujo valor é de 127V ou 220V que pode ser comutada por uma chave h-h, e ela entrega uma tensão Vo 12V contínua, de acordo com a especificação, para o circuito eletrônico previamente projetado. É necessário que a tensão Vo seja a mais constante possível apesar das variações na tensão da linha e na corrente drenada pela carga.

O primeiro bloco em uma fonte de alimentação contínua é o transformador de potência. Ele consiste em duas bobinas enroladas separadamente em um núcleo de ferro que acopla magneticamente os dois enrolamentos. O enrolamento primário, tendo um número N1 de espiras, é conectado à alimentação elétrica; e o enrolamento secundário, tendo um número de espiras N2, é conectado ao circuito da fonte. Levando este fato em consideração, neste projeto foi utilizado um transformador com uma tensão eficaz de saída de 15V e uma tensão de pico em torno de 21V, o suficiente para que a fonte forneça os 12V necessários.

Além de proporcionar uma senóide com amplitude apropriada para a fonte de alimentação, o transformador promove um isolamento elétrico entre o equipamento eletrônico e o circuito de potência da linha. Essa isolação diminui o risco de choque elétrico para o usuário do equipamento.

O segundo bloco fundamental implementado no projeto de uma fonte é o uso de um circuito retificador equivalente a dois retificadores com derivação central. No semiciclo positivo D1 conduz corrente e esta passa pelo LED D5 e R1 e volta pela derivação central do transformador, D4 também conduz fazendo com que a corrente passe pelo LED D6 e pelo R2. Já no semiciclo negativo, o diodo D2 conduz, e D1 está em corte, a corrente conduzida por D2 passa no LED D5 e R1, já o diodo D3 é responsável para que haja corrente no LED D6 e no R2, durante este semiciclo. Os componentes citados acima, assim como, a forma com que estão conectados podem ser visualizados na figura abaixo.

Desta forma, o circuito retificador requer quatro diodos (modelo 1N4007) que operando da forma descrita acima converte a senóide de entrada fornecida pelo secundário do transformador em uma saída unipolar, a qual pode ter uma forma pulsante. Embora essa forma de onda tenha um valor médio diferente de zero ou, em outras palavras, um componente cc, sua natureza pulsante faz com que a fonte cc seja inconveniente para os circuitos eletrônicos, sendo assim necessária a utilização de capacitores eletrolíticos para filtragem da forma de onda.

Figura 1 – Esquema elétrico da fonte elaborado no Proteus.

As variações na saída do bloco retificador são reduzidas consideravelmente pelo bloco de filtro que através dos capacitores tem a finalidade de grampear uma variação de tensão necessária para um adequado funcionamento do componente regulador de tensão (LM7812 para os semi-ciclos positivos e LM7912 para os semi-ciclos negativos).

Os reguladores de tensão utilizados neste projeto tem a função de garantir que se for fornecido uma diferença de 2V de tensão contínua entre o terminal de saída e o terminal de entrada (no caso, Vo=12 e Vi>14), ele fornecerá na sua saída a tensão desejada de 12V. Segundo o datasheet desses componentes, a tensão de saída pode variar entre 11,4V e 12,6V para o LM7812, e entre -11,4V e -12,6V para o LM7912. Para o funcionamento destes componentes é necessário que seja fornecida a ele uma tensão que apresente um valor inferior a 3V de Ripple, por isso a necessidade do grampeamento da tensão de entrada com a utilização de capacitores.

Foram utilizados também, os diodos emissores de luz (LED’s) na saída do circuito eletrônico, cuja função é a de sinalizar o correto funcionamento da fonte de tensão.

Como em todo projeto o circuito deve conter uma proteção, foi colocado um fusível na entrada da fonte.

3.2 ESQUEMA DE ENERGIZAÇÃO DA FONTE -12/+12V

Inicialmente liga-se a fase da tomada na chave liga/desliga e depois conecta-se o retorno da chave liga/desliga para o plug intermediário da chave H-H. Em seguida liga-se um plug na entrada 127V do transformador e a outro na entrada 220V. Conecta-se o neutro da tomada na carcaça do transformador. E o terra da tomada uni-se ao 0V do transfomador, conforme a Figura 2.

Figura 2 – Esquema de energização da fonte -12/+12V

4 MEMORIAL DE CÁLCULO

1. Dimensionamento do transformador:

Vo = 12V

Vd = 0,7V

V1 = 2V

Onde,

Vo é a tensão de saída;

Vd é a queda de tensão em cima do diodo;

V1 é queda de tensão em cima do regulador;

é a tensão eficaz mínima do secundário do transformador.

O transformador escolhido foi o de 15V/1,0A para assegurar margens de erro.

1. Cálculo da resistência

Vo = 12V

= 20mA

Onde: (LED)

é a corrente no diodo emissor de luz (LED)