Fontes de Alimentação Linear

11 de julho de 2014

As fontes lineares são empregadas em diversos circuitos quando se necessita de uma alimentação de tensão e corrente constantes. Para isso, a tensão de saída deve ser retificada, filtrada e controlada.

O mais importante em um projeto de fonte linear é saber que tensão e corrente serão exigidas na sua saída, pois o transformador deve ser dimensionado de acordo com a carga em que será empregada a referida fonte. Normalmente, adota- se o valor da tensão de saída do transformador um pouco maior (aproximadamente 2 ou 3V) do que se deseja. Para um projeto que necessita de uma tensão de saída de 12V, o recomendado é um transformador de 14V ou 15V na saída.

A tensão deve ser maior na saída para compensar as perdas do circuito, permitindo que se obtenha uma tensão igual ou um pouco maior que o necessário após a regulagem.

O transformador baixa a tensão de entrada (110V ou 220V) para a tensão que se deseja no projeto. Logo após o transformador, temos os retificadores, cuja função é converter a tensão alternada em contínua. Mas, como essa tensão após os retificadores é pulsante, deve-se colocar um ou mais capacitores para filtrar essa tensão e torná-la o mais linear possível.

Após a tensão ser retificada e filtrada, vem a etapa de regulagem e controle. Para isso, utilizam-se reguladores de tensão, que podem ser com diodos, do tipo Zener, juntamente com transistores. Essa configuração, utilizando componentes adequados, pode fornecer maior corrente na saída.

No exemplo, ilustra-se apenas a montagem básica de uma fonte regulada com transistor e diodo Zener. Veja, no detalhe, a etapa de retificação e filtragem dessa fonte, com os respectivos componentes, ponte retificadora de diodos e capacitor.

O resistor é colocado entre o cátodo e a base do transistor para que haja polarização nesses terminais, fazendo com que ambos os componentes possam atuar na regulagem de tensão e corrente.

Quando, no projeto, não é necessária uma corrente muito alta, podemos usar os reguladores da família LM78xx (LM7805, 7806, 7812, e assim por diante), esses componentes suportam até 1A.

Veja que o circuito a seguir se tornou muito mais simples, pois apenas um componente faz a regulagem.

Assim como temos o regulador Lm78xx, que regula a saída positiva da fonte de alimentação, temos o regulador da família Lm79xx, que faz o controle e a regulagem de tensões negativas. Esse regulador só é usado quando necessitamos de fidelidade nas tensões para um determinado circuito, que deve possuir baixa tolerância às variações de tensão.

Um detalhe importante a se observar são as tensões negativas. Observe, no esquema, que o regulador LM78xx regula o positivo fornecido pela ponte retificadora, no entanto a ponte retificadora, no detalhe da imagem, o diodo de cor preta, conduz a parte de onda senoidal negativa. Sendo assim, podemos obter um negativo para usar como “terra” nas medições, ou uma fonte de tensão negativa, dependendo da configuração, como foi mostrado acima.

Quando não temos nenhum ponto negativo, como aparece no esquema anterior, para interligar todos esses pontos de “terra”, necessitamos de um referencial. Nesse caso, acrescenta-se mais um capacitor ao circuito, de modo que o polo positivo de um seja ligado no negativo do outro. Nesse circuito, o polo positivo de um dos capacitores é ligado no terminal positivo da saída da ponte retificadora, e o polo negativo do outro capacitor está ligado no terminal negativo da ponte. Observe, ainda, que o arranjo desses capacitores fica em paralelo com a saída da ponte retificadora.

A figura a seguir mostra que entre os polos negativo e positivo dos capacitores há o ponto referencial, que serve tanto para o +B quanto para o –B da fonte de alimentação.

Ao observar alguns esquemas elétricos, vemos que essa configuração entre componentes é bastante comum, principalmente no primário da fonte de televisores. No entanto, no primário da fonte desses aparelho, não temos reguladores da família LM78xx e LM79xx, pois a tensão no primário é mais elevada, sendo que esses componentes reguladores trabalham com baixas tensões.

Outro componente regulador que se pode encontrar nas fontes de alimentação é o LM317 ou LM350. A principal característica desse componente é que se pode variar a tensão no regulador para que, na saída, ela seja ajustada para um valor de acordo com o projeto.

Nesse caso, o positivo que vem da ponte retificadora é aplicado na entrada (In), obtendo-se, na saída, uma tensão em torno de 1,25V.

Como o componente necessita de uma polarização em seu terminal “Adj” (Ajuste), é colocado um resistor (R1) entre a linha de +B e o terminal “Adj” do regulador. Veja que a cor da linha é roxa, o que indica uma alimentação secundária. Nesse caso, o resistor está atenuando a tensão principal para polarizar o terminal “Adj” e, assim, colocar o componente em plena condução. Para estabilizar a tensão no terminal “Adj” é colocado um capacitor.

Se trocarmos o valor do resistor R1, a tensão na linha de +B também vai variar. Colocando um resistor de menor valor, a tensão na saída da fonte sobe, se aumentamos o valor do resistor, a tensão na saída tende a descer.

Esse componente é muito empregado quando necessitamos de tensões de diversos valores (entre 1,25V e 37V) e corrente de aproximadamente 1,5ª. Nesse caso, o resistor R1é substituído por um potenciômetro.

A escolha do potenciômetro deve estar de acordo com o projeto da fonte, ou seja, observando a tensão mínima e a tensão máxima que se deseja obter na saída.

O regulador LM350, que é da mesma família, suporta tensões de 1,25V a, aproximadamente, 50V, e corrente de 3A. Se for necessária uma corrente maior, devem-se utilizar transistores e diodos do tipo zener juntamente com o regulador.

Os reguladores da família LM (LM117, 217, 317 e 350) necessitam de uma polarização de, no mínimo 1,25V no terminal “Adj”. Esse valor de tensão é somado à tensão da saída (Out) desse componente, ou seja, se necessitamos de uma tensão de 12V, temos 11V da entrada “In” mais 1,25V do terminal “Adj”, que, somados, dão um valor de 12,25V no terminal de saída “Out”.

Da mesma forma, se queremos valores exatos de tensão (por exemplo, 12V), temos 10,75V da entrada “In”, mais 1,25V do terminal “Adj”, que somados, resultam, na saída, 12V.

Esses são os reguladores mais utilizados em fontes de alimentação, mas existem outros tipos: uns para uso mais específico e outros que trabalham em conjunto com osciladores e fotoacopladores, como o TL431.

Cuidados Especiais na Instalação de Sons Automotivos

29 de maio de 2014

Olá alunos, amigos e leitores do blog do Curso de Radiotécnico e Eletrônica do IPR.

Dando sequência à nossa série de posts sobre sons automotivos, vamos falar sobre os cuidados especiais que devem ser observados na instalação de um sistema de som, tais como:

Fusível: Não deixe de instalar o fusível dentro do porta-fusível, entre os cabos de alimentação e a bateria. Fio ligado diretamente na bateria significa sistema sem segurança.

Bitola do fio: A bitola do cabo de alimentação do amplificador deve ser a mesma ao longo de todo o trajeto. Evite “gambiarras”. Não adianta colocar um fio “grosso” nas portas e diminuir no meio do caminho. Lembre-se de que ambos os cabos – positivo e negativo – de sua alimentação devem ter espessuras idênticas para fazer fluir a corrente elétrica pelo seu sistema.

Emendas: É preciso ter cuidado ao fazer as emendas. Elas devem ser feitas com conectores, evitando a utilização de fita isolante, que pode descolar e provocar um curto-circuito. Muitos acidentes e ruídos são causados por emendas de fios malfeitas.

Fios soltos: Fios desorganizados podem causar mau contato nas conexões dos fios. O correto é prendê-los com braçadeiras.

Buracos na lataria: As instalações que exigem novos furos na lataria ou geram cantos afiados requerem atenção, pois quando esses buracos não são cobertos com anéis protetores de borracha, constituem um risco em potencial para o sistema elétrico. Para evitar o contato entre a lataria e o fio, causando curtos-circuitos, o ideal é utilizar anéis isolantes de plástico ou de borracha, pois eles evitam que o revestimento se rompa, e o fio de alimentação se transforme em um fio terra.

Aterramento: A lataria é o polo negativo de todo o sistema elétrico do veículo. Puxe a fiação negativa do sistema diretamente da lataria do carro, próximo de onde foi fixado o equipamento. Assegure-se de que tenha um bom contato com a lataria, lixando o local.

Como Dimensionar o Amplificador para um Carro II

30 de abril de 2014

Olá, alunos, amigos e leitores do blog do Curso de Radiotécnico e Eletrônica do Instituto Padre Reus.

Vamos dar continuidade à nossa série de posts sobre os sons automotivos falando sobre o cálculo da potência do amplificador.

A potência sonora de áudio é a potência elétrica transferida de um amplificador de audiofrequência para uma ou mais unidades de saída, conversoras (alto-falantes ou sonofletores). Isso significa que a potência acústica de áudio depende da quantidade de potência de audiofrequência convertida e efetivamente transferida aos alto-falantes.

Para o dimensionamento da potência de um aparelho de som de um veículo, muitos técnicos tomam como base para os cálculos um amplificador push-pull de eficiência 100%, em que um sinal elétrico de 12V, pico a pico, é recuperado, na forma sonora, com um sinal no valor de pico de 6V. Na prática, é comum empregar no cálculo o seguinte artifício: multiplicar por “6” o valor da corrente disponível no sistema de alimentação.

Vamos considerar que no veículo estão instalados 14 acessórios de uso prolongado e contínuo. Considera-se a corrente total de consumo dos equipamentos o somatório das correntes consumidas individualmente por cada equipamento, funcionando ao mesmo tempo. Para o exemplo, vamos supor que esse valor seja de 43,14A.

O primeiro passo é subtrair, da capacidade do alternador do carro, o total de consumo dos itens usados.

Exemplo:

Valor do alternador = 70A

Soma do consumo dos acessórios = 43,14A

Sobra de corrente: 70A – 43,14A = 26,86A

Então, o valor da corrente que sobra deve ser multiplicado por 6.

Exemplo: 26,86 x 6 = 161,16.

O valor encontrado indica a potência máxima do amplificador que o sistema elétrico desse veículo pode comportar. Como, para indicar a potência de um aparelho, os fabricantes usam o valor de potência eficaz ou RMS, tem-se, no exemplo citado, 161,16 watts RMS.