Introdução

A fonte de tensão contínua é um dispositivo eletrônico que fornece um valor

determinado de tensão a carga na qual for ligada. Uma fonte de tensão é constituída

basicamente de quatro partes: a parte transformadora, o retificador, o filtro capacitivo e

o regulador de tensão.

A parte abaixadora de tensão é constituída, basicamente, por um transformador que tem

como função, neste caso, reduzir a tensão alternada (CA) que chegará à parte

retificadora. Essa transformação é de acordo com a relação de espiras entre a parte

primária e secundária.

Figura 1: Transformador

Ao sair do transformador, a tensão segue para a parte retificadora do circuito. O

retificador é constituído por quatro diodos em uma configuração que se assemelha a

Ponte de Wheatstone. Atualmente, a indústria eletroeletrônica produz um único

componente que contém a mesma configuração de quatro diodos em ponte,

simplificando assim a construção de circuitos e reduzindo a quantidade de componentes

a serem utilizados. Ao passar pela ponte de diodo, a tensão é retificada em onda

completa.

Figura 2: Ponte Retificadora

A tensão retificada segue para o filtro capacitivo que elimina variações bruscas na

carga, produzindo uma tensão contínua (CC). Apesar da utilização desse filtro, o sinal

de tensão ainda apresenta algumas pequenas ondulações/ruídos (ripple). Para obtenção

de um sinal mais contínuo, emprega-se outro filtro capacitivo.

A parte reguladora de tensão é formada basicamente por um circuito integrado (CI) e o

circuito que o acompanha. Os CIs reguladores contem os circuitos de fonte de

referência, o amplificador comparador, o dispositivo de controle e a proteção contra

sobrecarga, tudo dentro de um único encapsulamento. Apesar da diferença física, os CIs

reguladores de tensão apresentam o mesmo funcionamento dos circuitos reguladores

discretos. As unidades de CI podem oferecer regulação para uma tensão positiva fixa,

tensão negativa fixa ou tensão ajustável.

Figura 3: CI LM317, regulador de tensão ajustável.

As fontes de tensão estão presentes em todos os equipamentos eletrônicos, por exemplo,

em televisores, computadores, circuitos carregadores de bateria e outros, e seu uso é

indispensável no cenário atual.

Objetivos

Projetar uma fonte de tensão regulável CC de 1,5V~12V em uma placa de circuito

impresso.

Essa fonte deve conseguir estabilizar 12V~100mA na saída quando for exigido.

Materiais Utilizados

1 Transformador 110/220Vac - 9v+9v 1A

1 Ponte de diodos retificadores 1,2A

1 Fusível 1A

2 Resistores 1k2Ω - 1W

1 LED 10mm Azul 1,5V 20mA

1 Capacitor 4400 µF- 50V

1 Capacitor 1 µF - 50

1 Capacitor cerâmico 0.1 µF - 35V

1 Potenciômetro rotativo 10kΩ

1 Circuito integrado LM317T 1,5A - 1,2V~37V

1 Placa de circuito

Perclorato de Ferro

1 Caixa de madeira

2 Bornes para circuito impresso

POCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Testou-se o projeto criado, no software multisim (como mostra a figura abaixo) e

constatou-se que ele funcionava de maneira correta.

Para verificar o funcionamento do circuito de forma prática, testou-se no protoboard

antes do o procedimento final (montagem na placa de circuito impresso).

Como era esperado, a fonte funcionou perfeitamente no protoboard. Assim, iniciou-se a

montagem na placa de circuito impresso.

Primeiramente marcamos a trilha do circuito (trilha feita de cobre, por onde passa a

corrente elétrica) com uma caneta adequada e com o ácido Perclorato de Ferro

corroemos a parte que não nos interessava.

Utilizou-se um furador de placa para furar nos locais desejados e em seguida colocou-se

cada componente em seu respectivo lugar. Após isso, cada componente foi soldado.

Por fim, fixou-se a placa juntamente com o transformador dentro de uma caixa de

madeira e realizaram-se todos os testes.

Projeto:

-Funcionamento básico: o valor da tensão que é aplicada no primário do transformador

é abaixado de acordo com a relação de espiras do mesmo. Posteriormente ele é

retificado ao passar pela ponte. Este sinal retificado apresenta muitas oscilações, por

isso utiliza-se um filtro para que esse sinal seja purificado. Por último emprega-se um

Circuito Integrado (CI) para proporcionar a variação da tensão de saída.

Transformador:

Componente utilizado para abaixar a tensão de entrada de 127/220VAC para 18VAC.

Logo a tensão máxima no secundário será de 18*√ 2 = 25,46VAC. A corrente gerada

pelo transformador utilizado é de no máximo 1A. Com um osciloscópio foi possível

visualizar a forma da saída de onda no secundário do transformador.

Observa-se que o valor máximo da tensão é de 15,6V; aproximadamente metade do

valor máximo da saída, pois medimos em relação ao terra.

Ponte retificadora:

Componente cuja função é transformar o sinal alternado proveniente do transformador

em um sinal contínuo que alimentará o circuito. Utilizou-se um Circuito Integrado (CI)

que possui os quatro diodos internamente formando a ponte. Esse componente possui

uma especificação indicando que a corrente máxima que ele suporta é de 1,2A.

Com auxilio do osciloscópio visualizou-se a forma do sinal no retificador.

O valor desse sinal de tensão é calculado por:

Vcc = 2 VpL/π = 2*25,46/π= 16,21V

Percebe-se que o valor do período diminui pela metade pela metade, consequentemente

o valor da frequência dobra. Cálculo:

f = 60 * 2 = 120Hz T = 1/120 =8,33ms

Proteção

Com objetivo de proteger o circuito contra curtos circuitos empregou-se no projeto um

fusível de 1A. Escolheu-se esse valor de corrente, pois é o valor equivalente a corrente

máxima suportada pelo transformador, além do mais é um valor abaixo da corrente

máxima da ponte retificadora (1,2A) e do LM317 (1,5 A), evitando-se a queima desses

componentes.

Filtro:

Para atenuar essas ondulações utilizamos um filtro capacitivo, cujo valor é definido da

seguinte forma: definimos um valor baixo de ondulação, escolheu-se 1,8 V; e aplica-se

na formula:

c = I/f*Vondulaçao ; onde I é a corrente máxima do circuito.

c = 1/120*1,8 = 4629,63uF

O valor padrão de capacitor mais próximo e que foi utilizado foi 4700uF.

Logo na teoria o valor da tensão cc que alimenta o circuito é Vméd:

Vmáx= 25,45V

Vmín = 23,56V

Vméd =[25,45 + 23,56] / 2 = 24,51V

Circuito sinalizador:

Esse resistor e o LED compõe a parte do circuito capaz de sinalizar se ele está

energizado, pois quando o circuito recebe alimentação o LED acende.

Cálculo do resistor que limita a corrente e tensão no LED:

Valor padrão de tensão no LED = 1,5V

Valor padrão de corrente no LED = 20mA

Rled = [25,45 -1,5]/20mA = 1197,5Ω ; valor padrão mais próximo 1,2KΩ

Regulador de tensão

Para executar a função de regular a tensão na saída do circuito utilizou-se o CI

LM317T. Este componente trabalha com no máximo 1,5A e a faixa de tensão que pode

ser variada na saída é de 1,2V à 37V. Essa faixa de tensão é definida pelos valores do

resistor de realimentação e do potenciômetro. Na teoria definimos o valor do

potenciômetro sendo 10KΩ, desejando-se que na saída seja de no máximo 12V; assim o

valor do resistor é calculado por:

Onde: R2 – potenciômetro;

IADJ – corrente de ajuste, cujo valor típico encontrado no data sheet é de 50uA;

Logo temos:

12 = 1,25* (1 + 10000/R1) + 50*10-6*10000

[12-0,5] /1,25 = 1 + 10000/R1

10000/ [9,2 -1] =R1

R1 = 1219,51Ω; valor padrão mais próximo 1,2KΩ.

Entretanto na prática a tensão circuito funciona variando a tensão numa faixa de

aproximadamente 2V a 14V.

Considerações finais

A partir da execução desse projeto foi possível observar as diferenças entre a teoria e a

prática, já que existe uma margem de erro em cada componente, variando os resultados

finais. Fato que ocorreu com a faixa de tensão regulável, prestou-se a fonte para que

essa faixa fosse de 1,5V á 12V, entanto na prática o circuito possui uma saída variando

aproximadamente de 2 á 14V.

Com a confecção deste trabalho adquiriu-se vários conhecimentos, pois houve a

necessidade de realizar pesquisas, como: o modo de corrosão da placa e a construção

das trilhas na mesma, o uso da solda e o uso do CI regulador de tensão. Entretanto,

foram cometidos erros como para furar a placa, pois não possuíamos o furador e

realizamos os furos com uma furadeira e uma broca de tamanho inadequado, o que

dificultou a soldagem, sendo necessário construir uma nova placa.

Portanto aprendeu-se muito no desenvolvimento desse projeto, tanto sobre a construção

prática de circuitos eletrônicos quanto sobre a matéria teórica de eletrônica analógica.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

CAMPUS ITABIRA

MATHEUS I. M. DA SILVA D’ AVILA - 22185

LUCAS BICIATI ALVIM – 21043

ÍCARO BISPO MOURA E ROCHA – 21263

IGOR DA SILVA BRETAS - 21968

RELATÓRIO DA CONSTRUÇÃO DA FONTE DE TENSÃO CC -

ELETRÔNICA ANALÓGICA

Itabira2012

Fonte de Alimentação CC 2V ~ 14V - Imáx = 900mA MIIL