guia prático para projetos de fontes lineares

Sistemas Analógicos - CEFET / MG ______________________________________________________________________

Guia Prático para Projetos de Fontes Lineares 1- Projeto do Retificador de Onda Completa em Ponte com Filtro Capacitivo

Como já é conhecido, o circuito a ser especificado é o seguinte:

F

+

C

PONTE60Hz

Trafo127V/X

Para os cálculos será necessário utilizar as Curvas de Schade.

Estas curvas são ferramentas necessárias para calcular valores de tensão e

corrente em elementos de circuitos a serem projetados. 1º Passo � Especificações Deve-se especificar as características desejadas na saída do Retificador. Esta

características a serem observadas são:

1. Relação entre a resistência de secundário e de carga: %R

RT

2. Fator de Ripple desejado do circuito r% 3. Tensão Média ou C.C. do circuito; 4. Corrente Média ou C.C. do circuito;

No exemplo vamos considerar %R

RT=10 e r%=5.

2º Passo � Cálculo do Capacitor Para calcular o valor do capacitor eletrolítico é utilizada a Curva de Shade número 4 abaixo:

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Definida a relação %R

RT=10, através da tabela percebemos que a curva a ser

utilizada será a de número 2 olhando de baixo para cima. O valor de r% no eixo y = 5

deve então ser prolongado até a curva indicada. Ao toca-la, é possível obter o ponto

correspondente à esta marca e o eixo x. Este ponto será chamado de FQ. O procedimento é ilustrado abaixo.

O valor FQ corresponde a WRC onde:

fw 2 Hzf 60

sradw 3776014,32 R é a resistência de carga

0

0

I

VR para V0 = 15V e I0 = 1 A

150,1

15R

Então:

WRCFQ WR

FQC

3º Passo � Cálculo da Tensão de Pico Repetitiva do Transformador A tensão de pico repetitiva é o valor máximo de tensão reversa que o

transformador injeta no circuito. Para calcular o valor da Tensão de Pico Repetitiva do Transformador é utilizada

a Curva de Shade número 2 abaixo:



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Usando novamente %R

RT=10 e o valor FQ encontrado anteriormente, este valor

deve ser prolongado do eixo x em direção à curva de 10%. Ao toca-la, é possível obter o

ponto correspondente à esta marca e o eixo y. Este ponto será chamado de FD. O procedimento é ilustrado abaixo.

O valor FD corresponde a %100m

DC

E

VFD onde:

%100FD

VE

DCm onde VVVDC 150

Em é o valor de pico no secundário do transformador.

Transformador 2

:127mE

Tensão de pico repetitiva dos diodos = Em.(devido a termos um retificador em ponte)

4º Passo � Cálculo da Corrente de Pico Repetitiva nos Diodos A Corrente de pico repetitiva é o valor máximo de pico de corrente direta que o que passa em cada diodo. Para calcular o valor da Corrente de Pico Repetitiva é utilizada a Curva de Shade

número 5 abaixo:



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Usando novamente %R

RT=10 e o valor FQ encontrado anteriormente, percebe-

se através da legenda a existência de um fator a ser multiplicador de FQ e divisor de

%R

RT. No caso de onda completa este fator vale 2.

Após se obter o valor nFQ este deve ser prolongado do eixo x em direção à

curva de 5%. Ao toca-la, é possível obter o ponto correspondente à esta marca e o eixo

y. Este ponto será chamado de FC. O procedimento é ilustrado abaixo.

O valor FD corresponde a DC

pico

I

IFD onde:

FCII DCpico onde 2

0IIDC e, I0 = 1,0A

Ipico é a corrente de pico repetitiva nos diodos. IDC é a corrente média através do diodo.

5º Passo � Cálculo da Corrente Eficaz no Transformador Para calcular o valor da Corrente Eficaz no Transformador é utilizada a Curva de

Shade número 6 abaixo:



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Usando novamente n %R

RT=5 e o valor nFQ encontrado anteriormente. Pode-se

prolongar nFQ do eixo x em direção à curva de 5%. Ao toca-la, é possível obter o ponto

correspondente à esta marca e o eixo y. Este ponto será chamado de FS. O procedimento é ilustrado abaixo.

O valor FS corresponde a DC

ef

I

IFS onde:

DCef IFSI onde 2

0IIDC onde I0 = 1,0A

Ief é o valor eficaz da corrente no secundário do transformador. IDC é a corrente média através do diodo.

5º Passo � Especificação dos diodos Uma vez definido o transformador é possível através da análise de catálogos

encontrar um diodo que atenda aos valores de corrente direta, e tensão reversa

encontrados. 6º Passo � Cálculo do fusível

Um fusível é muito importante para proteção de fonte e eventuais variações na

rede. O cálculo é feito através da potência do transformador, como se segue abaixo:



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Pa � Potência no primário do transformador. Ps � Potência no secundário do transformador. Vp � Tensão no primário do transformador. Ip � Corrente no primário do transformador. Ex:

VAPs 15

AIp

Ip

IpVp

PsPa

118,0

15127

15

Obs: Se multiplicarmos o valor encontrado por 2 encontraremos a corrente de pico igual a 167mA. Com isso concluímos que o valor do fusível deve ser de 200mA. 2- Projeto da Parte regulada Uma vez especificado o retificador é preciso dimensionar o regulador de tensão.

Este projeto está utilizando o CI LM317. Este possui as seguintes características:

O LM 317 T é um regulador de tensão de 1.2V à 37V aceitando uma corrente

máxima de 1.5A. A tensão de alimentação é de no máximo 40V.

Analisando-se o data sheet, observamos a seguinte configuração:

São as resistências R1 e R2 que determinam o valor da tensão regulada de saída.

7º Passo � Cálculo das resistências para ajuste do regulador

Primeiramente, o valor de 1R já é indicado. Então utilizaremos 1R = 220.



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Fixado um valor de tensão de saída, utiliza-se a seguinte equação fornecida pelo

data sheet para calcular o valor de 2R :

onde,

outV Tensão de saída da fonte;

AdjI Corrente de Ajuste (típico de 50A.

8º Passo � Cálculo do LED Um LED geralmente é utilizado para indicar o ligamento e desligamento de um

fonte. O circuito equivalente para representar a situação é o seguinte:

LED1

R+

-Vcc

Levando em consideração que este LED seja vermelho, a tensão 1,2LEDV V

Pela equação de malha:

I

VccR

RVcc

1,2

01,2

Para observarmos um bom acendimento e não queimar o LED, a corrente que

circula no mesmo, deve estar entre 10mA e 20mA. Para a tensão da fonte igual a 12V e corrente de 20mA tem-se:

495

1020

1,2123

R

Para a tensão da fonte igual a 12V e corrente de 10mA tem-se:

99010

1,2122

R

Portanto pode-se usar um resistor na faixa de 495 a 990 . Neste circuito pode ser usado, por exemplo: k0,1 .



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