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
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