UNIVERSIDADE ANHANGUERA

Edmar S. Amorim RA: 3715635428Guilherme Piolli da Luz RA: 4207797137Ksia Smela dos Santos Costa RA: 4436811857Luciano Coutinho Lanzoni RA: 3776752198Ricardo Felipe de Mattos Salvador RA: 4201781929Fernando Xavier Almeida RA: 8409164233

Dispositivos e Circuitos EletrnicosENGENHARIA ELTRICA7 SEMESTRE

ATPS ETAPA 1

Professor: Edson Bessa

Osasco - SPi

Maro 2015i

10

SUMRIO

1. ETAPA 1......................................................................................................31.1Passo 2 (fontes de alimentao regulada)31.2Passo 2 (Questes) 61.3Passo 3 (Circuitmaker)7

2.ETAPA 2 102.1Passo 1 (AmpOp) 102.2Passo 2 (Questes) 14

3.ETAPA 3173.1Passo 1 (Filtros Ativos) 172.2Passo 2 (Questes) 20

4. BIBLIOGRAFIA21

1. ETAPA 1 (Aplicao das Fontes de Alimentao Reguladas)

1.2 Passo 1 - Etapas necessrias para construo de uma fonte de alimentao.

Fontes de alimentao so aparelhos ou dispositivos constitudos por quatro blocos construtivos de componentes eltricos, como pode ser visto no diagrama de bloco abaixo (Fig.1), comeando pelo transformador de tenso, depois temos o circuito retificador, por seguinte o filtro e no final o regulador de tenso.

Fig. 1. Diagrama de blocos de uma fonte de alimentao CC. O projeto de uma fonte linear visa garantir que a sada do circuito apresente uma tenso contnua pr-determinada, independente da corrente de sada, de variao da temperatura ambiental ou distrbios na tenso da rede alternada de alimentao de entrada, transformando a energia eltrica inicial atravs de processos especficos realizados por cada bloco. Essa transformao garante a corrente contnua necessria para que a maioria dos aparelhos eletrnicos tais como, DVDs, aparelhos de som, baterias de telefones celulares, entre outros, possam funcionar.

Transformador de tenso:

O dispositivo que transforma uma corrente alternada senoidal, com uma determinada tenso, numa corrente eltrica senoidal, com uma tenso eventualmente diferente, sendo esta transformao realizada atravs da ao de um fluxo magntico no acoplamento de dois enrolamentos o transformador de tenso. Alm da transferncia de energia, que feita de uma forma econmica, e alm de manter a frequncia constante, o transformador usado para isolar o amplificador (e os usurios) da tenso da rede e reduzir (para equipamentos de estado slido, pelo menos), a tenso para um nvel que o amplificador pode tolerar. H uma variedade de transformadores com diferentes tipos de circuito, mas todos operam sobre o mesmo princpio de induo eletromagntica. No projeto de fontes lineares, em resumo, o objetivo do transformador adequar o nvel de tenso alternada da rede para um nvel correto de tenso que se deseja.

Fig. 2. Representao de um transformador.

Quando ligamos uma corrente alternada no enrolamento primrio produzido um campo magntico que proporcional ao nmero de voltas do fio em torno do metal e a intensidade da corrente aplicada. O fluxo magntico que produzido chega ao ncleo do brao metlico e sem encontrar resistncia chega ao enrolamento secundrio.

Fig.3. Representao do fluxo no ncleo e espiras.

Aps chegar ao enrolamento secundrio, por induo eletromagntica, cria-se uma corrente eltrica que tem variao de acordo com corrente do enrolamento primrio e tambm com o nmero de espiras dos dois enrolamentos. Dessa maneira, um novo valor de tenso pode ser obtido no secundrio, atravs do fluxo magntico criado pela primeira bobina.

Para casos especiais, existe o modelo de transformador ideal, ou seja, aquele em que o acoplamento entre suas bobinas perfeito, de forma que no existam perdas (por efeito Joule, correntes induzidas, histerese ou perdas por disperso magntica) de qualquer natureza, seja nos enrolamentos, seja no ncleo. Observe que, no transformador ideal, dado o princpio de conservao da energia, perfeitamente claro que a potncia (Potncia = Tenso x Corrente) se mantm dos dois lados do transformador, o que faz com que a partir da mudana na tenso, exista alterao na corrente, de modo a manter a mesma energia (Energia = Potncia/tempo).

Fig.4. Relao de transformao do transformador ideal.

Circuito retificador:

Um retificador permite que uma tenso ou corrente alternada (CA) (normalmente senoidal) do secundrio do transformador, seja constante ou transformada, em contnua ondulada (com ripple). Existem vrios tipos de retificadores e mtodos complexos para seu projeto e construo, normalmente sendo empregados no circuito diodos e transistores (estes, amplamente utilizados em retificadores de alta potncia).

Existem basicamente dois tipos de retificadores, o retificador de meia-onda e o retificador de onda completa que tambm se divide basicamente em dois tipos, com tap central e em ponte. Abordaremos brevemente cada um.

O retificador de meia onda um circuito composto por um diodo e um resistor, como pode ser visto na figura 5. Esse tipo de retificador utiliza metade dos semiciclos da senide de entrada (semiciclos positivos ou negativo). Apesar de ser barato, em virtude de usar apenas um diodo, considerado como o pior retificador, por gerar muita interferncia na onda.

Fig.5. Relao de transformao do transformador ideal.

O circuito retificador de onda completa em ponte um circuito que utiliza quatro diodos em seu funcionamento. Essa configurao no exige que o transformador com tomada central, como no anterior, o que garante uma vantagem considervel sobre o regulador de onda completa com tap central. Apesar de serem utilizados quatro diodos em vez de dois da configurao anterior, essa no uma grande desvantagem, visto que os diodos apresentam baixo custo e ainda podemos comprar uma ponte de diodos em um nico encapsulamento. Alm disso, podemos reduzir o nmero de espiras do secundrio do transformador pela metade, nesse tipo de circuito.

Fig.6 e 7. Exemplos das configuraes de circuitos retificadores em ponte.

O circuito das figuras 6 e 7 permite conduo em Rc nos dois semiciclos da senide, o que significa que para uma mesma tenso de entrada eG(t) a corrente mdia o dobro da que tnhamos no circuito anterior.

Fig.8. Formas de onda no retificador de onda completa em ponte.

Filtro:

Aps o processo de retificao, j temos em nosso circuito uma tenso com polaridade definida. Entretanto, seu valor pulsante (como a tenso senoidal aplicada ao diodo) e, por isso, inadequado para alimentar circuitos eletrnicos os quais precisam de uma tenso de alimentao CC.

Sendo assim, so utilizados filtros logo aps a retificao de modo a se obter uma tenso mais prxima de uma tenso constante, alm, claro, de reduzir o valor da componente alternada ao nvel aceitvel pelo circuito alimentado, de forma que o fator de ondulao (ripple) seja reduzido para o menor possvel (no caso ideal, nulo).

Os circuitos de filtragem basicamente se aproveitam da capacidade de armazenamento de energia de um capacitor para que ele torne a tenso sobre a carga a mais constante possvel.

Normalmente utilizamos dois tipos diferentes de filtros, o capacitivos e o lc.

O filtro capacitivo o tipo mais bsico de filtro, sendo constitudo simplesmente por um capacitor ligado na sada de um circuito retificador. Muito usado em circuitos de baixa potncia. Naqueles que utilizam tenses mais altas pode no atuar de maneira satisfatria. Esse tipo de filtro funciona da seguinte forma, quando a tenso vinda do circuito retificador superior do capacitor, os diodos entram em conduo, carregando o capacitor e alimentando tambm a carga, assim quando a tenso retificada est abaixo da tenso do capacitor carregado, os diodos bloqueiam a corrente que tende a ir do filtro de volta para o circuito retificador, o capacitor passa a fornecer sua energia armazenada apenas para a carga, mantendo a tenso sobre ela bem mais prxima de uma tenso CC.

Fig.9 e 10. Tenso retificada sem o uso do capacitor e com o uso do capacitor.

J o filtro lc composto por um indutor em srie com um filtro capacitivo, como visto na figura 29. mais recomendado para circuitos que demandam muita corrente, j que a atuao do indutor auxilia a do capacitor. Tal tipo de filtro caro se comparado ao filtro capacitivo e desnecessrio em caso de projetos de baixa potncia.

De forma semelhante ao filtro capacitivo, enquanto a tenso da senide retificada superior quela sobre o capacitor, a energia fornecida para a parte de filtragem e para a carga. Quando a situao se inverte, entretanto, como o indutor atua evitando mudanas bruscas no fluxo de corrente, ele sustenta a corrente que antes vinha do circuito retificador, auxiliando o capacitor que se descarrega como antes sobre a carga, mas sendo agora menos exigido.

Fig.11 e 12. Filtro LC carregado e descarregado.

Como resultado da presena do indutor, a tenso sobre o capacitor nunca igual tenso de pico da senide retificada, j que h uma pequena queda de tenso no primeiro elemento, assim, temos uma forma de onda bem mais prxima de uma tenso CC. A presena do indutor reduz consideravelmente o ripple, sem reduzir tanto a amplitude da tenso de sada.

Reguladores de tenso:

A ltima etapa da fonte, mas no menos importante que as antecedentes, a regulao. Um regulador um dispositivo que funciona de forma a linearizar o mximo possvel a sada da fonte na tenso desejada. Ou seja, por mais que entre uma tenso pulsante e maior que a desejada na entrada do regulador, este deve apresentar em sua sada um valor constante fixo, e aguentar tambm variaes na corrente da carga e na temperatura. O circuito da figura 13 ilustra o formato de um regulador de tenso:

Fig.13. Representao de um regulador de tenso como um bloco.

Onde:VIN: tenso de entrada (V)VO: tenso de sada (V)IIN: corrente de entrada (A)IO: corrente de sada (A)CO e RO: cargas tpicas de um regulador de tenso.

Temos no mercado de hoje, muitos tipos de reguladores de tenso, como o regulador com diodo zaner, o regulador com transistor em srie, transistor em paralelo, reguladores com ci fixo, etc.

Falaremos um pouco sobro o regulador de tenso com diodo zaner.

O diodo, denominado zener, que tem como prioridade trabalhar polarizado inversamente (zona de ruptura). Atuando desta forma, o diodo zener garante uma sada de tenso mxima determinada.Cada diodo Zener possui uma tenso de Zener especfica como, por exemplo, 5,1 Volts, 6,3 Volts, 9,1 Volts, 12 Volts e 24 Volts.Ele funciona utilizando um resistor para limitar a corrente no zener operando como regulador de tenso.

Fig.14. Diodo zener operando como regulador de tenso.

Para no danificar o componente deve-se garantir a corrente dentro de uma certa faixa:

Izmax = Pz/VzIzmin = Izmax x 0.15

Clculo do Resistor Limitador:

Rz = (Vcc-Vz)/Iz

onde:

Pz ,Vz : potncia e tenso zener (fornecido pelo fabricante).Iz: valor de corrente adequado entre Izmax e Izmin.

Fig.15. Grafico Diodo zener operando como regulador de tenso.

1.3 Passo 2 - Princpio de funcionamento das Fontes de Alimentao Reguladas. sua pesquisa as caractersticas de utilizao, funcionamento e tipos existentes.Sites sugeridos para pesquisa. GUERRA, K.; ALVES, K. de O.; BECK, J. C. P. Fonte de Alimentao Regulada em Tenso eFrequncia. Disponvel em: e compartilhado em:. Acesso em: 6 jul. 2014. PEIXOTO, Z. M. A. Orientaes Gerais sobre projetos de Fonte de Alimentao Regulada.Disponvel em: e compartilhado em: . Acesso em: 6 jul. 2014.

1.4 Passo 3 - Utilizao de fontes de alimentao em instrumentos musicais.

Pesquisar a utilizao de fontes de alimentao em instrumentos musicais. A pesquisa deveabordar as caractersticas a serem consideradas em um projeto de fontes de alimentao, erelacion-las com a sua utilizao.

4. BIBLIOGRAFIA

Sites: https://peteletricaufjf.files.wordpress.com/2011/12/teoria-geral-das-fontes-de-alimentac3a7c3a3o-lineares1.pdf (acessado em 24.03.15 s 13:45) - https://peteletricaufjf.files.wordpress.com/2012/02/2011-tutorial-fonte-linear.pdf(acessado em 24.03.15 s 13:50) - http://www.ufjf.br/peteletrica/files/2010/03/2011-PLATAFORMA-EDUCACIONAL-FOSS-PARA-O-PROJETO-DE-FONTES-DE-ALIMENTA%C3%87%C3%83O-LINEARES.pdf(acessado em 24.03.15 s 14:10)http://macao.communications.museum/por/exhibition/secondfloor/moreinfo/2_4_2_Transformer.html (acessado em 31.03.15 s 12:30)http://www2.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/ProfMarceloWendling/2---ci-reguladores-de-tensao---v1.0.pdf (acessado em 31.03.15 s 13:30)

Livros:

- BOYLESTAD, R. T. ; L. NASHELSKY, L. Dispositivos Eletrnicos e Teoria de Circuitos. Pearson

- MALVINO. Eletrnica. Makron Books.