Fonte 12V 1A
sábado, 15 de maio de 2010
9:54 AM
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Esse é um dos circuitos mais simples de fonte linear, com apenas alguns componentes se consegue 12V estabilizados, sem ruído algum.
Componentes:
SW1 - Chave on/off, pode ser qualquer chave que sirva para esse fim.
SW2 - Chave HH para a seleção da tensão.
FU1 - Fusível 250V 250mA
TR1 - Transformador 7.5V+7.5V 1A
D1 a D5- Diodos 1N4002
D6 - LED verde
R1 - Resistor 1K 1/2W
C1 - Capacitor eletrolítico de 2200uf 35V
C2 - Capacitor disco de cerâmica 100n
C3 - Capacitor disco de cerâmica 220n
C4 - Capacitor de tântalo 47u
U1 - LM7812
A primeira chave é a chave de on/off (liga/desliga) e pode-se utilizar qualquer chave que sirva para esse fim.
A segunda é para a seleção da tensão da rede (110 para um lado, 220 para outro) e uma chave HH serve muito bem para esse fim.
Os estágios básicos da fonte são os seguintes:
1- Transformação
2- Retificação
3- Filtragem
4- Regulagem
A transformação é feita pelo transformador, que tem a função de diminuir a tensão e aumentar a corrente fornecida.
Esse fator é determinado pela eficiência do transformador, por exemplo, se um transformador de 12W (12W @ 1A) tem uma eficiência de 100% isso significa que a potencia extraída da rede é a mesma entregue em seu secundário. Não vou entrar em detalhes quanto a isso.
Também não entrarei em detalhes quanto a tensão do transformador agora, leiam a pagina inteira e saberão porque. Agora entrarei em detalhes apenas quanto a corrente do transformador.
Para saber a potencia do transformador deve - se fazer a seguinte equação:
Ptr = Pout x FUT
Onde Ptr é a potencia do transformador
Pf é a potencia da fonte, lembrando, para calcular potencia basta multiplicar tensão por corrente (V x I).
FUT é um valor meio que padrão para essa formula, conhecido com fator de utilização do transoformador, que para retificação em ponte é de 1.23.
Então nossa fonte terá uma potencia de 12W (12 x 1). Então é só aplicar a formula:
Ptr = 12 x 1.23
Ptr = 14.76
Com isso temos a potencia e a tensão do transformador (7.5 + 7.5 = 15V). Então basta aplicar a formula:
14.76 / 15 = 0.98
Arredondando para um valor comercial: 7.5V + 7.5V @ 1A
O transformador tanto faz um de 7.5 + 7.5 quanto um de 15V.
Agora vem o processo de retificação.
Esse é feita por uma ponte retificadora de diodos (D1 a D4), que a função o próprio nome já diz, retificadora, ela retifica a corrente AC, tornando ela uma corrente DC pulsante, que pulsa, em retificação em ponte, a 120hz.
Bom, a amplitude do sinal (tensão) não continua o mesmo, ele aumenta, para o valor da tensão de pico da corrente AC retificada. Para saber esse valor é fácil, basta aplicar a formula:
Vp = Vtr x 1.41
Onde Vp é a tensão de pico, Vtr é a tensão do transformador.
Com essa formula temos o valor da tensão de pico, porém ainda não é a tensão que teremos depois da retificação, pois temos de considerar a queda de tensão dos diodos, que em retificação em ponte conduzem dois diodos ao mesmo tempo.
V = Vtr x 1.41 - Qd
V = 15 x 1.41 - 2V
V = 19.1V
Qd é a queda de tensão dos diodos, que nos 1N4002 se aproxima dos 1V (somando, 1+1 = 2). Sempre olhem no datasheet do componente para saber essa tensão, que varia de diodo para diodo.
Agora vem a filtragem, essa parte é parte em que a tensão pulsante, vamos dizer assim... fica menos pulsante, isso é complicado de se explicar em poucas palavras, aconselho a leitura desse material:
http://www.mspc.eng.br/eletrn/fontes_110.shtml
Essa parte é feita pelo capacitor C1, de 2200u. Esse sem mal dimensionado pode fazer o ripple ser muito alto e acabar prejudicando a nossa fonte.
Para dimensionar o mesmo basta aplicar a seguinte formula:
C = I/(Ohz x Vrpp)
Onde C é o valor o capacitor, o valor dado pela fórmula é em farad (F) e não em microfarad (uf), por tanto temos de converter esse valor.
I é a corrente consumida pela fonte, dada em Ampere (A)
Ohz é a oscilação em que a tensão pulsa como já sabemos, em retificação em ponte, 120hz.
Vrpp é o valor de ripple pico a pico, esse, veremos também mais a frente, o valor para nossa fonte é de 4.1, mas se quiserem saber o porque de 4.1 leia o resto da pagina.
Sabendo isso podemos calcular o valor do nosso capacitor:
C = 1/(120 x 4.1)
C = 0.002032
Como já dito esse valor é em F (farad) então convertendo esse valor para microfarads: 2032u
Agora arredondando para um valor maior (sempre arredonde para um valor maior) e para um valor comercial: 2200u
Para a tensão de trabalho do capacitor considere sempre 20% de "folga", no nosso caso, 19.1 + 20% = 23, como cuidado nunca é demais, coloquei uma capacitor de 35V.
O ultimo processo é o de regulagem.
Primeiro devemos saber a tensão de Vin-Vout do regulador, fornecido também pelo datasheet, como isso varia de fabricante para fabricante, colocaremos um valor de 3V como Vin-Vout.
Depois precisamos saber qual a tensão de Vrpp que poderemos ter. Veja como podemos calcular Vrpp:
Vrpp:
O valor de Vrpp é fácil de obter, ele é o valor, como já sabem, tensão de ripple pico a pico, e com um valor de 3V como VinVout podemos deixar até 4.1V, esse valor é diferença entre a tensão mínima para que o regulador trabalhe corretamente e a tensão que você tem depois de retificada. Se temos 15.6V como tensão de trabalho do regulador e temos 19.1 depois de retificado, então podemos ter um valor de 3.5V como Vrpp:
Vrpp = V1 - V2
Vrpp = 19.1 - 15
Vrpp = 4.1
Onde V1 é a tensão que temos depois da retificação e V2 Seria a tensão de trabalho do regulador.
Desculpem os termos V1 e V2 ,é que não encontrei nenhuma "sigla" para indicar a tensão de trabalho e tensão depois da retificação.
Isso explica o fato de termos um transformador de 7.5 + 7.5V, com ele podemos ter uma tensão de Vrpp maior e assim podemos usar um capacitor de capacitancia rasoavel para nossa fonte (se tivessemos um transformador de menor tensão o Vrpp que poderiamos ter seria menor, tendo assim que usar capacitores de maior capacitancia. E ai vai um exercio pra vocês, coloque o valor do transformador com 14V, façam todas as contas e saberam do que estou falando!)
O capacitor C3 filtra ruído de alta freqüência antes do regulador.
C2 filtra os que podem acabar passando pelo regulador.
E o capacitor C4 acaba por completo com o ripple dessa fonte.
O diodo D5 é usado por causa do capacitor C4, que em um curto pode descarregar, levando a queima do regulador.
FU1 é para proteger a fonte contra curtos que possam ocorrer antes do regulador ou no primário do transformador.
O LED indica que a fonte esta ligada
OBS: Utilize um dissipador rasoavel no CI regulador (LM7812).
Gustavo Henrique Erlich
Componentes:
SW1 - Chave on/off, pode ser qualquer chave que sirva para esse fim.
SW2 - Chave HH para a seleção da tensão.
FU1 - Fusível 250V 250mA
TR1 - Transformador 7.5V+7.5V 1A
D1 a D5- Diodos 1N4002
D6 - LED verde
R1 - Resistor 1K 1/2W
C1 - Capacitor eletrolítico de 2200uf 35V
C2 - Capacitor disco de cerâmica 100n
C3 - Capacitor disco de cerâmica 220n
C4 - Capacitor de tântalo 47u
U1 - LM7812
A primeira chave é a chave de on/off (liga/desliga) e pode-se utilizar qualquer chave que sirva para esse fim.
A segunda é para a seleção da tensão da rede (110 para um lado, 220 para outro) e uma chave HH serve muito bem para esse fim.
Os estágios básicos da fonte são os seguintes:
1- Transformação
2- Retificação
3- Filtragem
4- Regulagem
A transformação é feita pelo transformador, que tem a função de diminuir a tensão e aumentar a corrente fornecida.
Esse fator é determinado pela eficiência do transformador, por exemplo, se um transformador de 12W (12W @ 1A) tem uma eficiência de 100% isso significa que a potencia extraída da rede é a mesma entregue em seu secundário. Não vou entrar em detalhes quanto a isso.
Também não entrarei em detalhes quanto a tensão do transformador agora, leiam a pagina inteira e saberão porque. Agora entrarei em detalhes apenas quanto a corrente do transformador.
Para saber a potencia do transformador deve - se fazer a seguinte equação:
Ptr = Pout x FUT
Onde Ptr é a potencia do transformador
Pf é a potencia da fonte, lembrando, para calcular potencia basta multiplicar tensão por corrente (V x I).
FUT é um valor meio que padrão para essa formula, conhecido com fator de utilização do transoformador, que para retificação em ponte é de 1.23.
Então nossa fonte terá uma potencia de 12W (12 x 1). Então é só aplicar a formula:
Ptr = 12 x 1.23
Ptr = 14.76
Com isso temos a potencia e a tensão do transformador (7.5 + 7.5 = 15V). Então basta aplicar a formula:
14.76 / 15 = 0.98
Arredondando para um valor comercial: 7.5V + 7.5V @ 1A
O transformador tanto faz um de 7.5 + 7.5 quanto um de 15V.
Agora vem o processo de retificação.
Esse é feita por uma ponte retificadora de diodos (D1 a D4), que a função o próprio nome já diz, retificadora, ela retifica a corrente AC, tornando ela uma corrente DC pulsante, que pulsa, em retificação em ponte, a 120hz.
Bom, a amplitude do sinal (tensão) não continua o mesmo, ele aumenta, para o valor da tensão de pico da corrente AC retificada. Para saber esse valor é fácil, basta aplicar a formula:
Vp = Vtr x 1.41
Onde Vp é a tensão de pico, Vtr é a tensão do transformador.
Com essa formula temos o valor da tensão de pico, porém ainda não é a tensão que teremos depois da retificação, pois temos de considerar a queda de tensão dos diodos, que em retificação em ponte conduzem dois diodos ao mesmo tempo.
V = Vtr x 1.41 - Qd
V = 15 x 1.41 - 2V
V = 19.1V
Qd é a queda de tensão dos diodos, que nos 1N4002 se aproxima dos 1V (somando, 1+1 = 2). Sempre olhem no datasheet do componente para saber essa tensão, que varia de diodo para diodo.
Agora vem a filtragem, essa parte é parte em que a tensão pulsante, vamos dizer assim... fica menos pulsante, isso é complicado de se explicar em poucas palavras, aconselho a leitura desse material:
http://www.mspc.eng.br/eletrn/fontes_110.shtml
Essa parte é feita pelo capacitor C1, de 2200u. Esse sem mal dimensionado pode fazer o ripple ser muito alto e acabar prejudicando a nossa fonte.
Para dimensionar o mesmo basta aplicar a seguinte formula:
C = I/(Ohz x Vrpp)
Onde C é o valor o capacitor, o valor dado pela fórmula é em farad (F) e não em microfarad (uf), por tanto temos de converter esse valor.
I é a corrente consumida pela fonte, dada em Ampere (A)
Ohz é a oscilação em que a tensão pulsa como já sabemos, em retificação em ponte, 120hz.
Vrpp é o valor de ripple pico a pico, esse, veremos também mais a frente, o valor para nossa fonte é de 4.1, mas se quiserem saber o porque de 4.1 leia o resto da pagina.
Sabendo isso podemos calcular o valor do nosso capacitor:
C = 1/(120 x 4.1)
C = 0.002032
Como já dito esse valor é em F (farad) então convertendo esse valor para microfarads: 2032u
Agora arredondando para um valor maior (sempre arredonde para um valor maior) e para um valor comercial: 2200u
Para a tensão de trabalho do capacitor considere sempre 20% de "folga", no nosso caso, 19.1 + 20% = 23, como cuidado nunca é demais, coloquei uma capacitor de 35V.
O ultimo processo é o de regulagem.
Primeiro devemos saber a tensão de Vin-Vout do regulador, fornecido também pelo datasheet, como isso varia de fabricante para fabricante, colocaremos um valor de 3V como Vin-Vout.
Depois precisamos saber qual a tensão de Vrpp que poderemos ter. Veja como podemos calcular Vrpp:
Vrpp:
O valor de Vrpp é fácil de obter, ele é o valor, como já sabem, tensão de ripple pico a pico, e com um valor de 3V como VinVout podemos deixar até 4.1V, esse valor é diferença entre a tensão mínima para que o regulador trabalhe corretamente e a tensão que você tem depois de retificada. Se temos 15.6V como tensão de trabalho do regulador e temos 19.1 depois de retificado, então podemos ter um valor de 3.5V como Vrpp:
Vrpp = V1 - V2
Vrpp = 19.1 - 15
Vrpp = 4.1
Onde V1 é a tensão que temos depois da retificação e V2 Seria a tensão de trabalho do regulador.
Desculpem os termos V1 e V2 ,é que não encontrei nenhuma "sigla" para indicar a tensão de trabalho e tensão depois da retificação.
Isso explica o fato de termos um transformador de 7.5 + 7.5V, com ele podemos ter uma tensão de Vrpp maior e assim podemos usar um capacitor de capacitancia rasoavel para nossa fonte (se tivessemos um transformador de menor tensão o Vrpp que poderiamos ter seria menor, tendo assim que usar capacitores de maior capacitancia. E ai vai um exercio pra vocês, coloque o valor do transformador com 14V, façam todas as contas e saberam do que estou falando!)
O capacitor C3 filtra ruído de alta freqüência antes do regulador.
C2 filtra os que podem acabar passando pelo regulador.
E o capacitor C4 acaba por completo com o ripple dessa fonte.
O diodo D5 é usado por causa do capacitor C4, que em um curto pode descarregar, levando a queima do regulador.
FU1 é para proteger a fonte contra curtos que possam ocorrer antes do regulador ou no primário do transformador.
O LED indica que a fonte esta ligada
OBS: Utilize um dissipador rasoavel no CI regulador (LM7812).
Gustavo Henrique Erlich
Excelente post! Recomendarei seu blog sempre que alguém tiver duvidas deste tipo...
O cálculo de tuf está errado .
tuf= VA/ pdc , em que pdc e o valor da potência dc (Total) que o transformador alimenta.
Note que sob o ponto de vista do transformador a carga não é apenas o valor da saída 12x1, mas sim também a potência dissipada no regulador.
No caso com 15v teria aprox. 20V no condensador logo como a corrente é de 1A seriam 20W. E com este valor que deve entrar no cálculo.
20 x 1,23= 24,6VA seria o valor para o transformador.
Boa tarde , há um tempo estou pensando em projetar uma fonte para um projeto de uma Laminadora de Placa.
Nela terei:
Tensão de 5V
Arduino UNO = +/- 100mA(chutando alto)
Display LCD = +/-300mA(chutando alto)
Outros periféricos = = +/-150mA
Total = 700mA(com bastante folga)
Tensão de 9V
Motor de Passo Unipolar, NEMA23 = 2A por fase, acredito que se eu der um passo e meio acionando duas bobinas totalizam 4A correto? Me corrijam se eu estiver enganado
Total = 4,5A(folga)
Tensão de 15V
Cooler's para ventilação, vou usar uns 3 = 400mA ao total
Total = 500mA(folga)
Totalizando tudo = 6A
Utilizando o seu tutorial que encontrei e com os conhecimentos que adquiri, comecei a projetar a fonte.
Fiz a conta Ptr = Pout x FUT
Pout= 5*0,7 + 9*4,5 + 15*0,5 = 52W
FUT = Ponte Retificadora = 1,23
Ptr = 64W
Dai para achar o trafo, apenas bastava eu descobrir qual a tensão do trafo eu iria utilizar, no caso. Fiz uma pesquisa e achei um site bom, que vende transformadores comerciais à ótimos preços, porém a minha intenção era pegar um de 18V, só que não tinha, então parti para um de 24V.
Corrente Trafo = 54/24 = 2,5A
Aqui esta minha primeira duvida, este calculo esta coerente? Pois vou reduzir de 32Vp(depois retificador) para 18V utilizando um capacitor para deixar o ripple alto me fornencendo apenas os 18V e passar pelo primeiro regulador tensão de 15V.
Certo, depois disto tinha os seguintes valores:
Tensão de Ondulação= 13,94V
Tensão de Pico depois Retificador = 31,94
Tensão VDC desejada = 18V
Encontrei o Capacitor, o mesmo seria então:
C = I/(120 x Vrpp)
C = 3000uF
Depois disto teoricamente esta terminado a minha fonte, você utilizou um capacitor em paralelo à do filtro, como faço pra calcular este capacitor?
E gostaria de saber se estou indo no caminho correto.
Obrigado.
Está dizendo que a tensão de ripple é a tensão de pico menos a tensão rms (Vp - Vrms)? Aprendi que é 10% da tensão de pico... ou seja, 10% de 19,1 = 1.91 Volts. Por padrão a tensão de ripple não pode ser maior que esses 10%. Por isso, vc teria que usar um capacitor maior... de 4363 yF (o dobro). Isso que aprendi está errado? Favor responder pois estou fazendo um trabalho pra curso...
teste
Uma fonte 12volts simples, boa gostei
Fiz uma como experiência dentro da saboneteira
Na escola técnica e queimou hoje
Ta pesquisando outra e achei está igual a minha
Muito bom, bons tempos foi em 1977.
OK muito bom
tenho interesse em saber como dimensionar os capacitores c2, c3 e c4, não achei até agora, alguem pode ajudar?