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Desenhar o circuito de uma fonte de alimentação.

Fonte de alimentação com saída de tensão fixa

A necessidade de fontes de alimentação simples sempre foi uma necessidade das montagens eletrónicas. O desenho e conceção de uma fonte de alimentação não é complexo se tivermos em atenção alguns parâmetros. Em primeiro lugar deve-se definir a necessidade de consumo, ou seja, se tivermos uma montagem de um circuito podemos utilizar uma fonte variável de bancada e colocar o amperímetro, medimos assim a corrente que determinada montagem consome.

Vamos considerar projetos electrónicos com consumos até 1A. Vamos considerar que temos tensão do sector de 220V. (o mesmo processo aplica-se a 110V).

Fonte de alimentação

Em primeiro lugar, precisamos de saber a tensão de alimentação do circuito, vamos considerar neste caso que precisamos de 9V em CC e 500mA para a montagem electrónica que precisamos alimentar.

Necessitamos de 4 componentes básicos:

  1. Transformador redutor para ligar ao sector de rede publica.
  2. Ponte rectificadora ou díodos rectificadores
  3. Condensador de filtragem
  4. Circuito integrado regulador de tensão.

Transformador- Se necessitamos de 9V o transformador terá de debitar tensão que depois de retificada tenha como valor mínimo 9V, cada díodo de silício perde 0,7V (temos dois), e o valor de pico após retificada será de 1,4 vezes o valor do valor AC, assim, podemos calcular a tensão do transformador para a tensão que cai nos díodos será  0,7 com um díodo de retificação e 1,4 com dois díodo de retificação,  considerando que temos quatro díodos de retificação (ponte retificadora) teremos: T(secundário AC)= (9+1,4)/1,4= 7,42 , necessitamos por isso de um transformador que possa debitar 500mA e 7,42V em AC. A tensão na saída da retificação pode estar acima do valor de 9V necessários, é fundamental que o valor mínimo do transformador seja de 7,42 V, de outra forma é impossível conseguir fornecer os 9Volts para o circuito. Uma forma de não nos preocuparmos com o valor mínimo é adquirir um transformador com tensão igual ao valor que pretendemos alimentar,  sabemos necessariamente que vai produzir um valor acima do necessário.

Retificação – Podemos fazer uma fonte com rectificação de meia onda ou onda completa, como o preço dos díodos é tão baixo, é preferível efectuar a montagem com onda completa, usaremos 4 díodos ou uma ponte retificadora, por uma questão de segurança e para compensar algum pico do circuito, como regra base o díodo deve suportar o dobro da corrente e tensão necessária, neste caso usaremos um díodo 1N4001 (100V – 1A), mas podemos usar 1N4002 (200V – 1A).

Filtragem - Esta é área a que se deve ter maior atenção,o ripple não deve exceder os 10%,  para calcular o valor do condensador usaremos a seguinte formula

Condensador de filtragem para 10% ripple, C = 5 × Io   
Vs × f
C  = Capacidade filtragem em Farads (F)
Io  = Corrente de saída em amperes (A)
Vs = tensão de entrada em volts (V), este é o valor de pico de tensão não filtrada em DC
f    = frequência do AC em hertz (Hz), 50Hz em Portugal, 60 Hz no Brasil (110V)

Quanto maior for o condensador de filtragem melhor será a CC tendo em atenção que o valor máximo de tensão terá de suportar os picos do circuito.
Devemos por isso utilizar um valor de 4 vezes o valor da tensão que necessitados, neste caso 36 volt.

Regulador de Tensão - Se necessitamos de um circuito até 1 Amper podemos utilizar um circuito integrado que faz a regulação da saída, neste caso, usaremos um 7809, mas se necessitamos de 12V, 7812 etc etc

Os cálculos são apresentados de uma forma grosseira e aproximada, mas a utilização deste processo permite fazer uma fonte com qualidade e segurança sem a necessidade de grandes cálculos matemáticos.

Fonte de alimentação regulável

Muitas vezes existe a necessidade de utilizar fontes em que a saída tenha uam tensão variável em função das necessidades, englobam-se nesta área as fontes de laboratório ou bancada.

A base de funcionamento é a rectificação e filtragem tendo um ajuste posterior que permita a variação da tensão de saída em função das necessidades.

retificação e filtragem

Necessitamos agora de uma circuito integrado que possibilite uma tensão de saída ajustável ou variável. Vamos utilizar o LM317.

Aplicação tipica lm317

O circuito integrado LM317 - ou LM117 permite uma entrada de tensão máxima de 28 volts Vin.
A tensão de saída varia em função do ajuste da R2 (Vout).
LM317 Datasheet

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Schematic Diagram