Principal

Instituto Newton C. Braga

Contato

Livros Técnicos

O Autor

Colaboradores

Mecatrônica

Automação

Fichas de Reparação

Elétrica

Cursos e Eventos

ELETRÔNICA

Artigos

Banco de circuitos

Circuitos Simulados

Como Funciona

Eletrônica Paranormal

Idéias, Dicas e Inf.

Instrumentação

Microcontroladores

Mundo das Válvulas

Novos Componentes

Telecomunicações

Kits para montar

Cursos On-Line

Circuitos no MultiSIM Blue

TECNOLOGIA

Curiosidades

Meio Ambiente e Saúde

Memória Histórica

Novas Tecnologias

Profissões e Carreiras

Videolog

Empresas de Eletrônica

EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA

Almanaque Tecnológico

Apostilas

Astronomia e Astrofísica

Inglês para eletrônica

Matemática na eletrônica

Mini Projetos

Projetos Educacionais

MyDAQ - Aplicações

Testes Resolvidos

DATASHEET

Digite o número docomponente paralocalizar o Datasheet

OK

Circuitos e Projetos Eletrônicos Electronic Projects and Circuits

Últimas atualizaçõesIndicador de Afinação para Instrumentos Musicais (INS299)AF115 (IP1103)AF102 (IP1104)HBL5006 Shunt de LEDs (COM911)

Projetando e Montando Fontes Sem Transformador(ART009)

Assuntos relacionados:

Fontes sem transformador para PICs (MIC004) Fonte Sem Transformador - NE0115

Fontes sem transformador (ART045) Fontes sem Transformador - DICA 32

Fonte Sem Transformador - NE0003

 

Este artigo não é novo, mas descreve uma configuração de grande utilidade. Trata-se das fontes sem transformadorou abreviadamente FAST. Nele descrevemos o princípio de funcionamento deste importante tipo de fonte econômica,hoje encontrada em muitas aplicações práticas. Se bem que não contem com a segurança do isolamentoproporcionado pela presença de um transformador, sua utilidade se manifesta nas aplicações em que não existe operigo do contato das partes vivas do equipamento com o usuário. Assim, eliminando-se esse perigo de choque,essas fontes encontram uma enorme gama de aplicações que vão desde a alimentação de calculadoras e radinhosaté a carga de baterias de celulares e outros equipamentos. Um artigo importante para quem deseja montar suaprópria fonte sem transformador.

Fontes de alimentação sem transformador ou abreviadamente FAST ou simplesmente fontes que não usamtransformador, são de grande utilidade em projetos de baixo consumo que devam ser ligados à rede de alimentação,por eliminarem a necessidade de um componente caro e volumoso que é o transformador de alimentação. Comoprojetar e montar este tipo de fonte é o que veremos neste artigo, de grande utilidade para quem precisa de fontes até12 V com correntes máximas de saída da ordem de 50 mA.As fontes de alimentação comuns normalmente têm uma estrutura como a mostrada na figura 1 onde temos logo naentrada um transformador que abaixa a tensão da rede de energia para uma tensão mais baixa que possa sertrabalhada pelos circuitos de retificação, filtragem e regulagem.

Figura 1 – Diagrama de blocos de uma fonte de alimentação linear comum.

No entanto neste tipo de fonte, o transformador é um componente inconveniente, pois além de pesado é caro evolumoso. Em muitas aplicações práticas onde o espaço e o custo são importantes a possibilidade de se eliminareste componente deve ser analisada. Existem diversas soluções que possibilitam a eliminação do transformador eque são aproveitadas na prática. Uma delas é a que faz uso de fontes chaveadas ou comutadas, mas sua estruturamais complexa nem sempre é simples ou conveniente para implantação. Outra solução é a que abordamos aqui é dase aproveitar a reatância capacitiva de um capacitor para fazer a redução da tensão.

 

Reatância CapacitivaQuando ligamos um capacitor a um circuito de corrente alternada, sua carga e descarga representam uma correntemédia, que depende tanto do valor deste capacitor como também da frequência, conforme mostra a fórmula abaixo:

SIGA-NOS

Instituto NCB nas redessociais Twitter 

   Facebook   Linkedin

CURSOS PRESENCIAIS

HOME EXPERT:Certificação paraintegradores de sistemasresidenciais

Projetando Sistemas deÁudio e Vídeoresidenciais

Microcontroladores PIC -Guarulhos

PARCERIAS

O S i t e d o H a r d w a r e L i v r e - O S H W Select Language- Buscar... OK

Como usar este quadro de busca

Onde:Xc é a reatância capacitiva em ohms? = constante = 3,14F é a frequência em hertzC é a capacitância do capacitor em farads

Conforme podemos perceber, o capacitor comporta-se como um resistor quando ligado a um circuito de correntealternada podendo funcionar como um redutor de tensão se ligado em série com uma carga. A grande vantagem éque, enquanto o resistor dissipa uma potência que é dada pela sua resistência multiplicada pelo quadrado da corrente(P = RxI2), o capacitor não dissipa potência, daí sua vantagem. Assim, tudo que temos de fazer num projeto de umafonte de transformador é ligar o capacitor em série com um circuito de retificação, filtragem e regulagem, conformemostra a figura 2.

 

Figura 2 – Circuito básico de uma fonte sem transformador.

Neste circuito, o capacitor determina a corrente na carga de acordo com seu valor. Sua reatância deve ser tal queprovoque a queda de tensão desejada com a corrente drenada pela carga, de acordo com a frequência da rede e suatensão. Podemos pensar nele como um resistor cuja resistência é Xc (reatância capacitiva) ligado em série com acarga. A partir disso, o problema básico será então calcular os componentes deste circuito, o que ensinaremos agora.

 

Calculando os Componentes.O procedimento que damos a seguir é válido para fontes simples até uns 50 mA de corrente. Para os cálculospartimos então do divisor capacitivo mostrado na figura 3.

 

Figura 3 - Divisor capacitivo

Neste circuito, como a tensão na carga é muito menor do que a tensão de entrada e portanto a queda de tensão nocapacitor, podemos despreza a carga e considerar diretamente uma queda de 110 V ou 220 V no capacitor, conformeo caso, com a corrente desejada. Ou seja, calculamos qual deve ser o valor do capacitor para que tenha uma reatânciacapacitiva que resulte na corrente de carga desejada, no nosso caso 20 mA ou 0,02 A. Começamos então calculandoo valor de C.

Neste circuito temos:Vent – 110 VI = 0,02 A (20 mA)F = 60 HzC = ?

Com estes dados determinamos então  a impedância (Z) do circuito para a rede de 110 V com uma corrente de 0,02 A.Isso é dado pela fórmula:

Z = Vent/I

Z = 110/0,02 = 5 500 ohms

Esta é a reatância capacitiva que o capacitor deve apresentar em nosso circuito. Podemos calcular Xc, que é areatância capacitiva que o capacitor utilizado neste circuito deve ter. A fórmula será:

Xc deve então ser igual a Z:

Para os valores calculados temos:

5 500 = 1/(2 x 3,14 x 60 x C)

Portanto:

1/C = 2 x 3,14  x 60 x 5 500C = 1/(2 072 400)C = 0,000 000 482 FaradsC = 0,482 uF = 482 nF

Evidentemente, deve ser utilizado um capacitor de poliéster com pelo menos 50% a mais do que o valor de pico datensão de entrada da rede.Quanto ao capacitor de filtragem, basta utilizar um valor suficiente para se ter um ripple reduzido. Se bem quepossamos calcular este capacitor, uma regrinha prática nos diz que, para até 12 V, precisamos de 1 000 uF para cadaampère. Isso quer dizer que um capacitor  de 220 uF a 470 uF será mais do que suficiente para nossa fonte.

 

Montagem de Fonte Simples sem Transformador (3 a 12 V x 20 mA)Para aplicações em que o isolamento da rede de energia não é importante, pode-se economizar o transformador, queé um componente caro, pesado e volumoso. Em seu lugar aproveita-se a reatância capacitiva de um capacitor depoliéster de boa qualidade para fazer a redução da tensão da rede de energia.O projeto que apresentamos pode operar tanto na rede de 110 V como 220 V e fornece uma corrente até 20 mA. Atensão de saída depende unicamente do diodo zener usado, ficando entre 3 V e 12 V. Tensões menores podem serobtidas com uma referência formada por diodos comuns, conforme mostra a figura 4.

Figura 4 – Regulagem de baixas tensões pode ser obtida com o uso de diodos comuns.

Cada diodo fornece uma tensão da ordem de 0,6 V quando usado como referência. Assim, para 2,4 V basta usar 4diodos em série. Um  LED também pode ser usado como referência de 1,6 V para os tipos vermelhos. Para os tiposamarelos e verdes a referência será de 1,8 V e 2,1 V conforme mostra a figura 5.

 

Figura 5 – LEDs podem ser utilizados como reguladores (zeners) de baixa tensão.

Evidentemente, como se trata de fonte que não está isolada da rede de energia, ela não deve ter partes expostas enem os aparelhos que vão ser alimentados. Pequenos rádios, calculadoras, relógios são alguns dos aparelhos quepodem ser alimentados por esta fonte. Na figura 6 temos o diagrama completo da simples fonte.

 

Figura 6 - Diagrama completo da fonte sem transformador com retificação por onda completa.

Sua montagem não exige mais do que uma pequena ponte de terminais para servir de suporte para os componentes,conforme mostra a figura 7.

Figura 7 – Montagem da fonte utilizando uma ponte de terminais.

É claro que se o leitor tiver recursos para elaborar placas de circuito impresso, pode usar o padrão da figura 8 comoreferência.

 

Figura 8 – Montagem em placa de circuito impresso.

O componente crítico deste projeto é o capacitor que deve ter valores e tensões de trabalho conforme a seguintetabela. Deve ser usado um capacitor de poliéster de boa qualidade:

Tensão de Entrada Corrente Máxima de Saída Capacitor (tensão mínima)110/120 V 15 mA 390 nF x 200 V110/120 V 20 mA 470 nF x 200 V110/120 V 30 mA 1 uF x 200 V220/240 V 15 mA 220 nF x 400 V220/240 V 20 mA 270 nF x 400 V220/240 V 30 mA 470 nF x 400 V

O fusível de entrada é importante para proteger o circuito, já que se o capacitor entrar em curto,é preciso que aalimentação seja desligada imediatamente. O capacitor eletrolítico deve ter uma tensão de trabalho um pouco maiordo que a desejada na saída. Por exemplo, para uma saída de 6 V, use um capacitor de 12 V ou 16 V. O circuito cabenuma pequena caixa do tipo eliminador de pilha plugável na própria rede a partir de qualquer tomada comum.

Lista de MaterialD1 a D4 – 1N4004 – diodos de silícioC1 – Capacitor de poliéster – ver tabela e textoZ1 – Zener de 3 a 12 V x 1 W – conforme tensão de saída desejadaC1 – 470 uF – capacitor eletrolítico – ver textoF1 – 500 mA – fusívelDiversos:Ponte de terminais ou placa de circuito impresso, cabo de força, suporte de fusível, fios, solda, caixa para montagem,etc.

 

Na seção de “Circuitos Simulados” de nosso site você terá o circuito apresentado simulado no Multisim. Se você tiveracesso a este programa poderá projetar sua própria fonte com base neste artigo e depois conferir, se ela funciona damaneira esperada. Mais simulações de fontes devem ser postadas em breve.

Últimas NotíciasProf Newton e Participantes Recebem Certificados(NOT325)Mecatrônica em Maceió – Trabalhos dos Alunos(NOT324)Palestra do Prof. Newton C. Braga em Maceió(NOT323)Kit didático para experiências com eletrônica digitalLPCD-FDI (COL1001)Colégio Mater Amabilis Utiliza o MultiSIM (NOT322)

OpiniãoMês de Férias com Muitas Novidades (OP139)

Trabalhamos segundo uma programação muitolonga de artigos e atividades. Assim, mesmo sendomesmo de férias, quando normalmente se pensaem reduzir as atividades ou mesmo dar umaparada, isso não ocorre conosco. Apesar dedarmos nossa “saidinha” para descanso, o sitecontinua à pleno apor com muitas novidades.

Leia mais...

 

ExperiênciaA experiência é a mestra de todas as coisas.(Rerum omnium magister usus.)

Cesar (101 � 44 a.C.) � A Guerra Civil, II - Ver mais frases

Instituto Newton C Braga - 2014 - Entre em contato - Como Anunciar - Políticas do Site

+conexões

facebook Linkedin

twitter

Apoio Social

Advertise in BrazilIf your business is Electronics,

components or devices, thissite is the correct place to

insert your advertisement (seemore)