Newton C. Braga. BANCO DE CIRCUITOS - Volume CIRCUITOS DE FONTES VOLUME 2

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1 NEWTON C. BRAGA Newton C. Braga BANCO DE CIRCUITOS - Volume CIRCUITOS DE FONTES VOLUME 2 Editora Newton C. Braga São Paulo Instituto NCB leitor@newtoncbraga.com.br

2 100 Circuitos de Fontes - 2 BANCO DE CIRCUITOS V CIRCUITOS DE FONTES - V2 Autor: Newton C. Braga São Paulo - Brasil Palavras-chave: Eletrônica - Engenharia Eletrônica Componentes Circuitos práticos Coletânea de circuitos Projetos eletrônicos Fontes - SMPS Copyright by INTITUTO NEWTON C BRAGA. 1ª edição Todos os direitos reservados. Proibida a reprodução total ou parcial, por qualquer meio ou processo, especialmente por sistemas gráficos, microfílmicos, fotográficos, reprográficos, fonográficos, videográficos, atualmente existentes ou que venham a ser inventados. Vedada a memorização e/ou a recuperação total ou parcial em qualquer parte da obra em qualquer programa juscibernético atualmente em uso ou que venha a ser desenvolvido ou implantado no futuro. Essas proibições aplicam-se também às características gráficas da obra e à sua editoração. A violação dos direitos autorais é punível como crime (art. 184 e parágrafos, do Código Penal, cf. Lei nº 6.895, de 17/12/80) com pena de prisão e multa, conjuntamente com busca e apreensão e indenização diversas (artigos 122, 123, 124, 126 da Lei nº 5.988, de 14/12/73, Lei dos Direitos Autorais). Diretor responsável: Newton C. Braga Diagramação e Coordenação: Renato Paiotti

3 NEWTON C. BRAGA Índice Apresentação...6 Introdução Fonte de 12 V x 500 ma Fonte de 9 V x 40 ma Fonte de 6 V x 1 A Fonte de 5 V x 4 A Regulador de 10 V de Alta Estabilidade Regulador de 10 A Fonte Transistorizada Regulada por Zener Fonte TTL de 5 V Fonte de 6 V x 1 A (2) Regulador de -15 V x 300 ma Fonte de 9 V Eliminador de Bateria de 6 V Fonte de 4,1 V x 35 ma Eliminador de Bateria de 9 V Fonte Estabilizada de 9 V x 250 ma Fonte 3,5 V x 10 ma Fonte de 5 V x 1,25 A Fonte de 18 V x 1 A Fonte de 5 V e 12 V Regulador Negativo de 5 V Conversor de 12 V Para 6 V Fonte de 5 V x 200 ma Fonte Fixa de 1 A com CI 78xx Fonte com Regulador Negativo Fonte Sem Transformador Fonte de Corrente Constante Fonte Simétrica Fonte de 12 V x 7 A Fonte Simétrica de 6 V Regulador Tradicional com o LM Fonte Variável com o LM315 ou LM Fonte de Alta Tensão (inversor)...44

4 100 Circuitos de Fontes Fonte TTL com o LM Regulador de Tensão Darlington...47 Regulador de Tensões Alternadas...48 Regulador Múltiplo com Diodo...49 Regulador Zener Para Polarização de Transistor...50 Regulador de Corrente...51 Regulador de Corrente (2)...52 Regulador de 5 a 30 V com 1,5 A...53 Regulador de 26 V x 15 A...54 Regulador de 22 a 30 V com 10 A...55 Regulador de 10 V...56 Micro Regulador de Tensão...57 Regulador Ajustável de Corrente...58 Regulador de Tensão Alternada...59 Regulador de Alta Tensão de Entrada...60 Conversor de 12 V Para 20 V com o Conversor de 15 V para 24 V com o Conversor de +15 V para -12 V com o Conversor de 5 V para 400 V...64 Multiplicador de Tensão CMOS...65 Triplicador de Tensão...67 Multiplicador DC com o Fonte de 55 V para Circuitos Híbridos...69 Fonte para Recuperação de Eletrolíticos...70 Fonte Estabilizada sem Zener...71 Fonte 0-12 V com 500 ma...72 Regulador de Tensão sem Zener...73 Fonte Simétrica Simples...74 Fonte Simétrica com Transistores...75 Fonte Simétrica com Diodos Zener...77 Fonte Simétrica de 12 V x 80 ma...78 Fonte Simétrica de 12 V a partir de 5 V com o Inversor de Potência...80 Mini Fonte...81 Fonte sem Transformador...82 Fonte de 0 a 20 V x 1 A...84 Fonte Chaveada com o

5 NEWTON C. BRAGA 70 - Zener Bipolar com o Fonte Escalonada de Baixa Tensão Fonte de Alta Tensão Fonte sem Transformador Fonte de 22,5 V Fonte de 1 kv Fonte Multi-Tensão Fonte Variável de 1,2 V a 25 V x 3 A Tensão Diferente para Reguladores Fixos xx Controlado por Luz Referência de Tensão Ajustável Fonte Chaveada de Corrente Constante Fonte Isolada de Alta Tensão Inversor Controlado por Tensão Divisor de Tensão com Diodo Fonte de Corrente Constante com Operacional Fonte de Corrente Constante com Transistor Fonte de Corrente de 20 ma Fonte Chaveada de 6 V x 50 ma Fonte Chaveada de 4,5 V a 30 V com 6 A Fonte Chaveada de 0 a 10 V com o Fonte de 13 V x 2 A Fonte de 13,6 V x 1 A Fonte de 12 V x 2,8 A Fonte de 6 a 30 V x 500 ma Fonte de 0 a 6,8 V x 5 ma Fonte Variável DC com Triac Fonte Variável DC com SCR Fonte Variável DC de Alta Tensão Variac com Triac Fonte Alternada com SCR de Alta Tensão FONTES DE CORRENTE CONSTANTE FONTES CHAVEADAS...128

6 100 Circuitos de Fontes - 2 Apresentação Durante nossa longa carreira como escritor de artigos e livros técnicos, por diversas vezes abordamos o tema coletânea de circuitos, incluindo também informações. Assim, anteriormente, abordando este tema, publicamos as séries Circuitos e Informações (7 volumes) e Circuitos e Soluções (5 volumes) contendo centenas de circuitos úteis e informações técnicas de todos os tipos. As séries se esgotaram, o tempo passou, mas os leitores ainda nos cobram algo semelhante atualizado e que possa ser usado ainda em projetos de todos os tipos. De fato, circuitos básicos usando componentes discretos comuns, de transistores a circuitos integrados, são ainda amplamente usados como solução simples para problemas imediatos, parte de projetos mais avançados e até com finalidade didática atendendo à solicitação de um professor que necessita de uma aplicação para uma teoria. Assim, voltamos agora com esta série, mas com uma estrutura diferenciada, novos projetos e nova abordagem. O diferencial na abordagem será dividir os diversos volumes da série por temas. Assim, no nosso primeiro volume tivemos circuitos de áudio, depois circuitos de fontes, no terceiro, circuitos osciladores, e neste vigésimo volume, uma segunda seleção de circuitos de fontes. A primeira seleção está no volume 2 da série. Em nosso estoque de circuitos, coletados a partir de uma grande variedade de fontes, já temos mais de 8000 deles, muitos dos quais podendo ser acessados de forma dispersa no site. A vantagem de se ter estes circuitos organizados em volumes, além do acesso em qualquer parte, está na fácil localização de um circuito. As informações, por outro lado, serão agregadas aos circuitos. A maioria destes circuitos, colhidos em publicações que, em alguns casos, pode não ser muito atuais, recebe um tratamento especial com comentários, sugestões e atualizações que viabilizam sua execução mesmo em nossos dias. Enfim, com esta série, damos aos leitores a oportunidade de ter uma fonte de consulta de grande importância tanto para seu trabalho, como para seus estudos ou simples como hobby. 6

7 Newton C. Braga Introdução Depois do sucesso do Banco de Circuitos no meu site e das coleções esgotadas de Circuitos e Informações e Circuitos e Soluções, levo aos meus leitores uma coletânea de circuitos selecionados de minha enorme coleção de documentos técnicos e livros. Durante minha vida toda colecionei praticamente todas as revistas técnicas de eletrônica estrangeiras, dos Estados Unidos, França, Espanha, Itália, Alemanha, Argentina e até mesmo do Japão, possuindo assim um enorme acervo técnico. Não posso reproduzir os artigos que descrevem os projetos que saem nessas revistas, por motivos ditados pela lei dos direitos autorais, mas a mesma lei permite que eu utilize uma figura do texto, com citação, comentando seu conteúdo para efeito de informação ou complementação de um conteúdo maior. É exatamente isto que faço na minha seção no site e também disponibilizo neste livro. Estou selecionando os principais circuitos destas publicações, verificando quais ainda podem ser montados em nossos dias, com a eventual indicação de componentes equivalentes, fazendo alterações que julgo necessárias e disponibilizando-os aos nossos leitores. Para o site já existem mais de 8000 circuitos, no momento que escrevo este livro, mas a quantidade aumenta dia a dia. Acesse o site, que ele poderá lhe ajudar a encontrar aquela configuração que você precisa para seu projeto. Os 100 circuitos selecionados para esta edição da série são apenas uma pequena amostra do que você vai encontrar no site. Para esta edição escolhemos mais uma remessa com 100 circuitos de fontes, já que a primeira remessa, no volume 1, não correspondeu a tudo que temos em nosso estoque. Newton C. Braga Volumes Anteriores: Volume Circuitos de áudio Volume Circuitos de fontes Volume Circuitos osciladores 7

8 100 Circuitos de Fontes - 2 Volume Circuitos de potência Volume Circuitos com LEDs Volume Circuitos de rádios e transmissores Volume Circuitos de Filtros Volume Circuitos de Alarmes e Sensores Volume Circuitos de Testes e Instrumentação Volume Circuitos de Tempo Volume Circuitos com Operacionais Volume Circuitos de Áudio 2 Volume Circuitos com FETs Volume Circuitos Diversos Volume Circuitos com LEDs e Displays Volume Circuitos de Potência 2 Volume Circuitos Automotivos Volume Circuitos de Efeitos de Luz e Som Volume Circuitos Fotoelétricos - Como Testar Componentes em quatro volumes - Como Fazer Montagens - Os segredos no Uso do Multímetro 8

9 Newton C. Braga 1- Fonte de 12 V x 500 ma Esta antiga fonte de alimentação variável com transistor PNP foi obtida numa publicação argentina da década de O circuito pode ser montado com um transistor TIP32 e os diodos podem ser os 1N4002 ou 1N4004. O transformador deve ter secundário de 12 V x 500 ma e o transistor deve ser dotado de radiador de calor. A fonte não possui proteção contra curtocircuitos na saída. Tensões em outras faixas podem ser obtidas com alteração do transformador na faixa de 5 a 9 V. 9

10 100 Circuitos de Fontes Fonte de 9 V x 40 ma Esta fonte foi encontrada numa velha publicação argentina de O transistor pode ser o BC558. Os diodos podem ser 1N4002 e o transformador tem enrolamento secundário de 9 V com 50 ma ou mais. A lâmpada indicadora de 20 ma, não acende com o brilho máximo e é opcional. O circuito não tem regulagem e o resistor é de 1k. Os capacitores podem ter valores de uf e 470 uf em lugar dos originais de valores não padronizados atualmente. 10

11 Newton C. Braga 3- Fonte de 6 V x 1 A Esta pequena fonte de uma publicação dos anos 1970 usa um transistor de germânio. Podemos usar um transistor de silício como o TIP32 e em lugar do OA85 um zener de 6V6 (6,6 V) ou próximo. No caso do zener, observe que a simbologia é outra. O transistor deve ser dotado de dissipador e o secundário do transformador deve ter 1 ou 1,2 A. Os diodos podem ser os 1N4002. O emissor do transistor é a saída. 11

12 100 Circuitos de Fontes Fonte de 5 V x 4 A Com este regulador podemos ter correntes de até 4 ampères com 5V na saída. O transistor pode ser substituído por equivalentes Darlingtons de 10 A e deve ser montado num bom radiador de calor. O sufixo H indica que o LM109 tem invólucro metálico com pinagem mostrada junto ao diagrama. 12

13 Newton C. Braga 5- Regulador de 10 V de Alta Estabilidade Alta estabilidade é a principal característica do circuito regulador de 10 V mostrado na figura e sugerido pela National Semiconductor. O circuito integrado deve ser montado num radiador de calor e os resistores usados são de precisão com uma tolerância de 1%. A tensão de entrada é de 15 V. 13

14 100 Circuitos de Fontes Regulador de 10 A O circuito da figura é sugerido pela National Semiconductor podendo servir de base para uma excelente fonte ajustável de 1,2 a 25 V com corrente de saída de até 10 ampères. Todos os circuitos integrados devem ser montados em bons radiadores de calor. Os resistores de 0,1 ohms em série com os reguladores devem ser de fio de pelo menos 2 W de dissipação. A tensão de entrada precisa ser pelo menos 2 V maior que a tensão desejada na saída no ponto máximo. As trilhas de circuito impresso para a montagem deste circuito regulador têm que ser largas o suficiente para que possam trabalhar com as elevadas intensidades das correntes de saída. 14

15 Newton C. Braga 7- Fonte Transistorizada Regulada por Zener Na figura apresentamos um circuito extremamente simples de uma fonte de tensão regulada por diodo zener. Dependendo do transistor usado podemos obter correntes de até alguns ampères de saída. Observamos que o diodo zener deve ter uma tensão de 0,6 V a mais do que a tensão desejada na saída, já que existe uma queda de tensão dessa ordem na junção base-emissor do transistor. A potência dissipada pelo transistor, que deve ser montado num bom radiador de calor será dada pelo produto da diferença entre a tensão de entrada e saída, pela corrente drenada pela carga. A dissipação do diodo zener é função do ganho do transistor, devendo ser determinada a corrente nesse componente e multiplicada pela sua tensão. Aplicações típicas desta fonte estão na alimentação de pequenos dispositivos de baixas tensões (entre 3 e 12 V) que precisem de correntes até 1 A aproximadamente. 15

16 100 Circuitos de Fontes Fonte TTL de 5 V Usando o circuito 7805 como equivalente ao indicado, podemos obter 5 V com corrente até 1 A. Este circuito é de uma antiga publicação americana. O transformador tem corrente de secundário de 1 A e os diodos podem ser os 1N4002. O circuito também admite um transformador de 9 V de secundário, pois o CI faz a regulagem para 5 V. 16

17 Newton C. Braga 9- Fonte de 6 V x 1 A (2) Muitos projetos que fazem uso de transistores e circuitos integrados são alimentados por uma tensão de 6 V, normalmente fornecida por pilhas pequenas, médias ou grandes. No entanto, as pilhas são caras e esgotam-se rapidamente em muitos casos. Se houver a possibilidade de alimentar esses circuitos na bancada por uma fonte fixa, a economia é patente. O circuito que damos a seguir faz justamente isso, substituindo 4 pilhas pequenas, médias ou grandes, ou seja, fornecendo uma corrente de até 1 ampère.simples de montar, ele consiste numa solução econômica ideal para quem faz muitas experiências e montagens eletrônicos. Com ele, o uso das pilhas pode ficar limitado apenas às aplicações portáteis. Observe que usamos o circuito integrado 7805 de 5 V. Se o leitor encontrar o 7806 e quiser usar, basta eliminar os dois diodos do terminal de ajuste, ligando-o diretamente à terra. Para aumentar em pouco mais de 1 V a saída do 7805 usamos justamente dois diodos, D3 e D4. O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 7,5 + 7,5 V ou mesmo V, e corrente de 1 A. Se o leitor tiver um transformador de menor corrente, por exemplo 500 ma, pode usar, mas sua fonte fornecerá uma corrente máxima de 500 ma. Os diodos admitem equivalentes e o capacitor C1 deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 16 V. O circuito integrado deve ser montado num radiador de calor. Na saída da fonte usamos bornes onde serão presos os fios de entrada do aparelho alimentado. Também podem ser usados fios com garras de cores diferentes para identificar o positivo e o negativo. Para experimentar é só ligar um multímetro na saída e conferir a tensão, ou ainda uma lâmpada de 6 V. 17

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19 Newton C. Braga 10 - Regulador de -15 V x 300 ma O circuito integrado usado neste regulador não é simples de obter, pois a publicação é dos anos 70. O circuito fornece uma saída de -15 V sob corrente até 300 ma com entrada de -20 V. O circuito integrado usado tem invólucro metálico que facilita a dissipação de calor. 19

20 100 Circuitos de Fontes Fonte de 9 V Este circuito é de uma documentação dos anos 70. Assim, o transistor original não mais existe, podendo ser usado o BD135 para correntes até 500 ma. Os diodos podem ser os 1N4002 ou 1N4004 e o diodo zener é de 9 V. O transformador tem secundário de 500 ma a 1 A. Para 1 A de saída use o transistor TIP31. O transistor deve ser montado num dissipador de calor. O capacitor C1 pode ser de 470 uf. 20

21 Newton C. Braga 12 - Eliminador de Bateria de 6 V A finalidade desta simples fonte estabilizada, obtida numa documentação dos anos 70, é fornecer 6 V para a alimentação de aparelhos que usam 4 pilhas pequenas, médias ou grandes. O transistor pode ser o TIP32 e os capacitores eletrolíticos podem ser de 47 uf ou mesmo 100 uf que são valores atuais padronizados. O diodo D1 é o 1N4002. Um capacitor de desacoplamento de 100 uf pode ser necessário em paralelo com a saída. A corrente máxima de saída é de 500 ma, conforme o transformador usado. 21

22 100 Circuitos de Fontes Fonte de 4,1 V x 35 ma Esta pequena fonte é indicada para equipamentos de baixo consumo que usam pilhas. O circuito é de uma publicação antiga e o transistor pode ser o BC548. Outras tensões podem ser obtidas com a toca do zener e mudança do secundário do transformador. A corrente do transformador pode ser de 100 ma ou mais, conforme o desejado na saída. Para o BC548 a corrente máxima recomendada é de 100 ma. 22

23 Newton C. Braga 14 - Eliminador de Bateria de 9 V A corrente máxima deste circuito é de 250 ma, sendo sua finalidade substituir baterias de 9 V. O diodo D1 pode ser o 1N4002 e o zener de qualquer tipo de 1 W. O circuito é de uma antiga documentação dos anos 70. O transformador tem uma corrente de secundário de 250 ma ou mais. 23

24 100 Circuitos de Fontes Fonte Estabilizada de 9 V x 250 ma Encontramos este circuito numa antiga documentação dos anos 70. O transistor pode ser substituído por um tipo mais moderno como o BD135 (para correntes até 500 ma) e os diodos da ponte podem ser os 1N4002. O secundário do transformador é de 12 V com corrente de 250 ma ou mais. O diodo zener é de 9V1 x 1 W. O transistor deve ser montado em radiador de calor. 24

25 Newton C. Braga 16 - Fonte 3,5 V x 10 ma Esta fonte de configuração comum com ponte de diodos e transformador de enrolamento único foi encontrada numa publicação de Podemos alterar a tensão conforme o zener, que pode ter valores entre 1,5 e 6 V normalmente. O capacitor de filtro pode ser de uf e o resistor R1 é de fio devendo ser recalculado para outras tensões de saída. 25

26 100 Circuitos de Fontes Fonte de 5 V x 1,25 A Esta fonte de configuração comum foi obtida numa documentação antiga, assim os componentes podem ser alterados para tornar viável o projeto atualmente. Podemos usar diodos 1N4002 ou 1N4004 e o transformador pode ser de V ou V com 1,25 A ou mesmo 1 A. O capacitor de filtro é de 220 uf ou mesmo 470 uf. O transistor pode ser o TIP31 dotado de radiador e o zener é de 5V6. O circuito pode ser alterado para fornecer outras tensões de saída. 26

27 Newton C. Braga 18 - Fonte de 18 V x 1 A Esta configuração convencional de fonte estabilizada com zener e transistor foi encontrada numa publicação de O transistor pode ser o TIP31 dotado de radiador de calor e os diodos são 1N4002 ou equivalentes. O zener é de 18 V x 1 W e o transformador deve ter secundário de 24 ou 25 V com 1 A de corrente. Esta fonte não possui proteção contra curto-circuito em sua saída. 27

28 100 Circuitos de Fontes Fonte de 5 V e 12 V Esta fonte pode fornecer correntes na faixa de 100 ma a 1 A, conforme o transformador e os transistores devem ser montados em radiadores de calor. O circuito é de uma publicação de O ajuste fino da tensão de saída é feito nos trimpots. Recomendamos ligar em série com estes componentes resistores de 47 ohms para limitar a corrente. É conveniente ligar resistores de 47 ohms x 2 W em série com os trimpots de ajuste. 28

29 Newton C. Braga 20 - Regulador Negativo de 5 V Este circuito é de um manual antigo da National Semiconductor. A corrente máxima de saída é de 1,5 A e o circuito integrado regulador pode ser substituído por equivalente. O LM126 é um zener integrado da National. 29

30 100 Circuitos de Fontes Conversor de 12 V Para 6 V Com o transistor original deste circuito de 1976, a corrente máxima da carga é de 15 A, mas podemos ter correntes menores, da ordem de 5 A, com o 2N3055. O transistor de potência maior deve ser dotado de radiador de calor e o zener é de 6,8 V. O transistor menor HEPG6005 pode ser o TIP31. 30

31 Newton C. Braga 22 - Fonte de 5 V x 200 ma O amplificador operacional pode ser o 741 e o transistor Q3 um BC548. Q1 é um BF245 e Q2 um BD135 dotado de radiador de calor. A tensão de entrada pode variar de 12 V a 20 V. O resistor Rs de ajuste pode ser 4k7. O circuito é de uma publicação de

32 100 Circuitos de Fontes Fonte Fixa de 1 A com CI 78xx Reguladores de tensão de 5 a 15 V para correntes de 1 A, podem ser obtidos com facilidade na forma de circuitos integrados. É o caso da série 78xx. Essa fonte pode fornecer de 5 a 15 V de tensão de saída conforme o CI usado. O xx indica a tensão de saída. Por exemplo, o circuito integrado 7806 fornece uma tensão de 6 V. Na figura abaixo temos então a configuração básica para esta fonte. Observamos alguns fatos importantes em relação a esse circuito, e que podem ser de grande utilidade para o desenvolvedor. Existem versões com sufixos L que são apresentadas em invólucros SOT-54 para correntes até 200 ma. Elas podem ser usadas nos casos em que desejamos menor corrente de saída. Os capacitores de desacoplamento de saída deverão ter valores menores em alguns casos, dependendo do sufixo do CI e do fabricante. O circuito integrado regulador de tensão deve ser dotado de um radiador de calor. O transformador deve ter uma tensão de secundário pelo menos 2 V maior do que aquela que desejamos na saída, dada pelo regulador integrado usado. A corrente deve ir até 1 A conforme a que se deseja na saída. A tensão de trabalho de C1 deve ser pelo menos 60% maior do que a tensão rms do secundário do transformador. 32

33 Newton C. Braga 24 - Fonte com Regulador Negativo Da mesma forma que podemos regular a tensão no ramo positivo do circuito (veja circuito anterior), podemos ter a regulagem negativa. Para essa finalidade, podemos contar com os circuitos integrados da série 79xx, onde o xx pode variar de 05 a 15 indicando, tensões de 5 a 15 V. Na figura temos o circuito completo de uma fonte negativa de tensão, usando um CI da série 79xx. É preciso observar que a disposição dos terminais nos CIs 79xx é diferente dos CIs 78xx. O circuito integrado deve ser dotado de um radiador de calor apropriado e o capacitor de desacoplamento de saída pode ter valores diferentes do indicado, conforme o fabricante do CI. O transformador deve ter um enrolamento secundário com uma tensão de pelo menos 2 V a mais do que a tensão que se deseja na saída da fonte, ou seja, a tensão do regulador utilizado. 33

34 100 Circuitos de Fontes Fonte Sem Transformador Um tipo de fonte de alimentação bastante simples e útil é aquela que não faz uso do transformador. Se bem que esse componente seja altamente recomendável, dado o isolamento que proporciona, existem casos em que, por economia, limitação de espaço ou ainda pela não necessidade de uma segurança tão grande, pode ser usada uma fonte de alimentação sem transformador. Essas fontes aproveitam a reatância capacitiva de um capacitor, normalmente poliéster de alta tensão, para reduzir a tensão da rede de energia. Depois disso é feita a retificação, filtragem e regulagem. As fontes sem transformador típicas são usadas para alimentar aparelhos de baixo consumo como calculadoras, relógios e outros equipamentos semelhantes cuja tensão esteja na faixa de 1,5 a 9 V tipicamente. As correntes exigidas por esses aparelhos não devem superar os 20 ma. Com correntes maiores, os capacitores exigidos seriam muito grandes, caso em que o transformador começa a se tornar mais interessante. Na figura temos então o circuito de uma fonte sem transformador para correntes até 20 ma. O diodo zener determina a tensão de saída. O capacitor de poliéster tem valores diferentes, conforme a rede seja de 110 V ou 220 V. Os valores entre parênteses são para a tensão de 220 V. Sua tensão de trabalho deve ser pelo menos o dobro da tensão da rede em que o circuito vai ser usado. É importante tomar muito cuidado com os isolamentos de todas as partes do aparelho que deve ser alimentado e da própria fonte, pois ela está diretamente conectada à rede. Nenhum equipamento com partes metálicas ou elétricas expostas deve ser alimentado com esse tipo de fonte. 34

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36 100 Circuitos de Fontes Fonte de Corrente Constante Fontes de corrente constante são usadas em aplicações como carregadores de bateria, cubas eletrolíticas, etc. A fonte que apresentamos na figura pode fornecer correntes de saída até 3 A. A intensidade da corrente na carga depende de Rx e é calculada pela seguinte fórmula: I = 1,25/Rx O valor 1,25 é dado pelo zener interno de referência do circuito integrado LM150. O mesmo circuito pode ser elaborado para correntes até 1,5 A com o uso do LM317. Lembramos a necessidade de se dotar o circuito integrado regulador de um bom dissipador de calor e adotar trilhas largas para a condução das correntes mais intensas. O transformador deve ter um secundário com uma tensão pelo menos 2 V maior do que a tensão máxima que aparece na carga nas condições de corrente constante. Veja que a tensão máxima de entrada do LM350 é de 35 V. Nas aplicações comuns como carga de bateria, a filtragem não precisa ser das melhores, daí ser usado um capacitor de valor relativamente pequeno nessa função. Uma alteração interessante no projeto consiste em se ligar com Rx um potenciômetro de fio para se fazer o ajuste da intensidade da corrente. Um potenciômetro de 50 ohms possibilita uma boa faixa de ajustes. 36

37 Newton C. Braga 27 - Fonte Simétrica Na maioria dos circuitos em que são utilizados amplificadores operacionais necessita-se de uma tensão positiva e de uma tensão negativa para a alimentação. Essas tensões são obtidas de uma fonte simétrica ou fonte de duas tensões, sendo uma positiva e outra negativa. Na figura temos um circuito de fonte de alimentação de 6 a 15 V, dependendo apenas do transformador e do circuito integrado regulador usado. Na verdade, o que temos é uma fonte que combina os dois circuitos anteriores, num único tendo uma referência única de terra. O transformador deve ter um secundário com uma tensão com aproximadamente 2 volts a mais a tensão que se deseja na saída da fonte simétrica. Por exemplo, para uma fonte de V, usar um transformador de V. A corrente máxima dessa fonte é 1 A e justamente deve ser essa a corrente máxima do secundário do transformador usado. Os circuitos integrados reguladores de tensão deverão ser montados em radiadores de calor. 37

38 100 Circuitos de Fontes Fonte de 12 V x 7 A Usando um regulador de tensão integrado como referência, podemos controlar diversos transistores de potência do tipo 2N3055 e com isso obter uma saída estável de alta tensão. Para uma saída de 13,6 V esse tipo de fonte torna-se ideal para alimentar equipamentos móveis de comunicação como, por exemplo, transceptores de VHF e UHF de uso automotivo, numa bancada de reparos ou ainda para uso fixo. O circuito que mostramos na figura usa dois transistores 2N3055 cada qual controlando uma corrente de 2,5 A o que dá um valor máximo de saída de 7,5 A. Se o leitor precisar de menos corrente, pode usar apenas um ou dois 2N3055. Observe que no emissor de cada transistor usamos um resistor de fio de baixo valor. A finalidade desse resistor é garantir que a corrente se divida igualmente entre todos os transistores, já que na condução eles apresentam resistências diferentes. Sem eles a corrente se dividiria de forma desigual, podendo sobrecarregar um dos transistores que então queimaria. Na montagem desse tipo de fonte, o principal cuidado é usar fios de espessura apropriada à intensidade da corrente que deve ser conduzida. Será conveniente proteger o circuito por fusíveis tanto na entrada como na saída. Também é importante observar que os transistores de potência devem ser dotados de excelentes radiadores de calor. O circuito integrado 7812 também precisa ser montado num radiador de calor. Os resistores de 0,1 ohms e de 4,7 ohms devem ser de fio. No trimpot pode-se ajustar a tensão de saída para valores entre 12 e 13,6 V aproximadamente. 38

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40 100 Circuitos de Fontes Fonte Simétrica de 6 V Esta fonte simétrica simples tem a regulagem feita por diodos zener de1 W. O circuito pode ser alimentado pela rede de 110 V ou 220 V conforme o transformador e com a alteração do secundário deste componente e dos zeners podem ser obtidas outras tensões. O circuito não tem proteção contra curtocircuitos. 40

41 Newton C. Braga 30 - Regulador Tradicional com o LM723 Um dos circuitos reguladores de tensão mais tradicional, bastante antigo, mas ainda em uso freqüente até mesmo em equipamentos fabricados hoje, é o regulador de tensão 723. Se o leitor precisa de uma boa fonte regulada para a bancada, o circuito com o 723 é uma boa sugestão. Esse circuito integrado possui uma série de recursos que, com alguns componentes externos permite a elaboração de eficientes fontes de alimentação numa ampla faixa de correntes e tensões. Na figura temos uma fonte de alimentação típica de alta corrente usando esse circuito integrado como base. As características dessa fonte de alimentação são: Tensão de saída ajustável entre 2 e 15 V Corrente máxima de saída 1,2 A Conforme podemos ver, o transistor 2N3055, que deve ser dotado de dissipador de calor faz o controle da corrente principal, sendo a tensão fornecida como referência pelo circuito integrado 723. O secundário do transformador deve fornecer uma tensão de V com 1,2 A e primário de acordo com a rede de energia. Para a filtragem, o capacitor C1 deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 25 V. 41

42 100 Circuitos de Fontes Fonte Variável com o LM315 ou LM350 Os circuitos integrados LM317 (1,5 A) e LM350 (3 A) são reguladores de tensão de 3 terminais ajustáveis que podem fornecer tensões de saída de 1,25 a 37 V. O LM317 tem uma versão com sufixo HV que pode fornecer tensões até 57 V. Usando esses componente podemos elaborar fontes de alimentação ajustáveis com um mínimo de componentes externos. Para implementar uma fonte de alimentação variável com esses circuitos integrados basta colocar um divisor resistivo variável entre a saída e o terminal de ajuste. Como o diodo zener de referência interna é de 1,25 V essa é a tensão mínima que obtemos. Tensões maiores serão obtidas quando o divisor resistivo somar a sua tensão a esse diodo. Na figura temos uma fonte de alimentação típica baseada nesses dois circuitos integrados. O transformador é escolhido de modo a ter um secundário que forneça uma tensão pelo menos 2 volts maior que a tensão máxima que se deseja na saída. Para o capacitor eletrolítico de filtro é praxe usar pelo menos uf para cada ampère de corrente desejado na fonte. Assim, sugerimos uf para o LM317 e uf para o LM350 A, operando em suas capacidades máximas.a tensão de trabalho desse capacitor deve ser pelo menos 60% maior que a tensão RMS do secundário do transformador usado. As trilhas de alta corrente devem ser largas. É prática comum deixar 1 mm de largura para cada ampère de corrente, neste tipo de aplicação.os circuitos integrados reguladores, para os dois casos, devem ser dotados de excelentes dissipadores de calor. 42

43 Newton C. Braga 43

44 100 Circuitos de Fontes Fonte de Alta Tensão (inversor) Pequenos inversores podem ajudar a obter altas tensões a partir de pilhas ou baterias. Se bem que os inversores (boost) chaveados que são fontes elevadoras integradas sejam muito mais eficientes na conversão de energia e, por isso, preferidos nas aplicações modernas, versões tradicionais analógicas podem ainda ser usadas para resolver problemas práticos imediatos ou que não exijam altos rendimentos. Um caso de aplicação é a substituição de baterias de 22,5 V usadas em alguns tipos de multímetros e outros instrumentos de laboratório mais antigos que, além de muito caras, são difíceis de encontrar. Recentemente mesmo recebemos pedidos de leitores para publicar esse tipo de fonte. Outra aplicação é na alimentação de tubos Geiger e alguns outros tipos de transdutores que precisam de altas tensões sob regime de baixa corrente. O transformador vai determinar a tensão obtida no secundário, podendo ser enrolado experimentalmente com o uso de um núcleo de ferrite. Esse núcleo pode ser aproveitado de uma velha fonte chaveada de computador que já não funcione mais. Enrole então o primário com 60 voltas de fio esmaltado 28 AWG e depois, usando fio 32 AWG enrole o número de espiras necessário a obtenção da tensão que deseja. Por exemplo, se deseja algo em torno de 22,5 V a partir de 4 pilhas (6 V) enrole 22/6 x 60 =220 espiras. É preciso observar que a forma de onda que o circuito gera não é perfeitamente senoidal, o que significa que o secundário poderá ter picos muito maiores que os 22,5 V. O leitor poderá fazer experiências com outras relações de espiras de modo a obter o melhor rendimento para sua fonte.para obter tensões muito altas pode ser usado um transformador de saída horizontal (flyback) de TV ou monitor de vídeo que, em alguns casos já contém um triplicador. Deve ser procurado um tipo que tenha o núcleo exposto para que seja possível enrolar o enrolamento primário. Assim, após a retificação é necessário filtrar e regular essa tensão com um zener ou um CI. No nosso exemplo, para 22,5 V, usamos um zener de 1 W. Os resistores R1 e R2 assim como C1 podem 44

45 Newton C. Braga ter seus valores alterados experimentalmente de modo a se obter o melhor rendimento do circuito. O transistor de potência deverá ser dotado de um radiador de calor. 45

46 100 Circuitos de Fontes Fonte TTL com o LM723 Este circuito fornece uma tensão de 5 V com corrente máxima de 100 ma para a alimentação de lógica TTL. O circuito é de uma antiga publicação dos anos 70 admitindo entradas de 7 a 8 V para uma das entradas e de 10 a 40 V para a outra. Os resistores R1 e R2 determinam a precisão da tensão de saída. O resistor de 50 ohms pode ser de 47 ohms. 46

47 Newton C. Braga 34 - Regulador de Tensão Darlington A tensão de saída deste circuito depende do diodo zener sendo aproximadamente 1,2 V acima de sua tensão. Assim, para o circuito indicado temos perto de 6 V de saída. Podem ser usados transistores Darlington de potência da série TIP, os quais determinarão a corrente máxima de saída. Amplificadores operacionais mais modernos podem ser utilizados. A tensão máxima de saída deve ser 2 V abaixo da tensão de entrada. A dissipação de R2 depende da corrente máxima. Para o transistor usado esta corrente é de 10 A. 47

48 100 Circuitos de Fontes Regulador de Tensões Alternadas Dois reguladores de 3 terminais como o LM317 podem ser usados para "clipar" um sinal senoidal, de modo a se obter uma regulação, conforme mostra a figura. Neste circuito, um sinal senoidal com valor de pico de 12 V pode ser regulado de modo que tanto os picos negativos como positivos não superem os 6 V. O valor da tensão de saída é dado pelo divisor formado pelos resistores de 480 ohms e 120 ohms. Estes componentes podem ser alterados para se obter outros valores de pico da tensão de saída. Lembramos apenas que o valor de pico da tensão de entrada deve ser pelo menos 2 V maior que o pico da tensão desejada na saída. Os reguladores podem operar com correntes de até 1,5 A e devem ser dotados de bons radiadores de calor. 48

49 Newton C. Braga 36 - Regulador Múltiplo com Diodo Esta é uma configuração tradicional de regulador série com zeners, encontrada numa documentação da década de 70. O circuito tem saídas de 10, 18 e 30 V, mas os diodos podem ser alterados para se obter outras tensões e outras correntes, conforme os resistores. A entrada é de 48 V, mas o circuito pode ser recalculado para operar com outras tensões. Os diodos zener são de10 V, 18 V e 30 V neste caso. 49

50 100 Circuitos de Fontes - 2 Regulador Zener Para Polarização de Transistor 37 - A finalidade deste circuito é manter a tensão de polarização da base de um transistor em -1,8 V, independentemente das variações de corrente que ocorram. O circuito é de uma documentação americana de 1976, mas serve para transistores de uso geral PNP como os BC558 e o zener é de 1,8 V x 400 mw. Outras tensões podem ser obtidas com o uso de zeners de outras tensões, conforme a aplicação. O circuito é alimentado por uma tensão de 12 V nesta aplicação em que temos um pré-amplificador de áudio. 50

51 Newton C. Braga 38 - Regulador de Corrente Encontramos este circuito numa documentação para radioamadores americanos de O circuito integrado LM336 é um regulador da National com uma tensão de referência de 2,5 V. A tensão máxima de entrada é de 15 V. 51

52 100 Circuitos de Fontes Regulador de Corrente (2) Este circuito foi obtido num manual de componentes e circuitos da National Semiconductor de O transistor de potência pode ser substituído por equivalentes conforme a corrente, tais como o DB135 ou TIP31. O LM113 é um circuito integrado regulador de tensão que pode ser substituído por um zener comum conforme a intensidade da corrente desejada. 52

53 Newton C. Braga 40 - Regulador de 5 a 30 V com 1,5 A Este circuito é de uma publicação técnica sobre reguladores de tensão de O transistor pode ser o TIP42 montado num bom radiador de calor. O circuito integrado não é muito fácil de obter em nossos dias, sendo o elemento crítico da montagem. 53

54 100 Circuitos de Fontes Regulador de 26 V x 15 A Este circuito foi obtido numa publicação argentina de Ele consiste num regulador de tensão série com 2% de regulagem. O transistor 2N2015 não é fácil de obter, mas podem ser usados tipos equivalentes de alta corrente. Este transistor deve ser dotado de excelente dissipador de calor. O circuito deve ter um layout apropriado para as altas correntes com que deve trabalhar. 54

55 Newton C. Braga 42 - Regulador de 22 a 30 V com 10 A Este circuito é de uma publicação de 1973, usando, portanto, transistores que já não são mais facilmente obtidos. Os transistores 2N2016 podem eventualmente ser substituídos pelos 2N3055 em excelentes dissipadores de calor. Os demais podem ser BD135 e BD136. A regulagem desta fonte é de 1%. Deve ser usado um layout apropriado para as correntes elevadas com que opera este circuito. 55

56 100 Circuitos de Fontes Regulador de 10 V O circuito da figura fornece uma saída de precisão estabilizada em 10 V e faz uso de um regulador de tensão LM117, da National Semiconductor. O circuito integrado deve ser montado num bom radiador de calor. O zener também é da National Semiconductor. O circuito deve ser alimentado por uma tensão pelo menos 3 V maior que a tensão de saída. 56

57 Newton C. Braga 44 - Micro Regulador de Tensão Com o micro-regulador de tensão ilustrado na figura podemos elaborar uma fonte de alimentação para pequenos rádios, calculadoras, relógios e outros aparelhos cujo consumo não seja maior do que 50 ma. A entrada pode ser feita com tensões de 9 a 15 V. O diodo zener é de 400 mw e o capacitor eletrolítico tem uma tensão de trabalho de 6 V ou mais. 57

58 100 Circuitos de Fontes Regulador Ajustável de Corrente O circuito da figura é um regulador de corrente com ajuste na faixa de 0 a 3 ampères. O circuito integrado regulador de tensão deve ser montado num radiador de calor e é preciso contar com uma fonte auxiliar de tensão negativa para a polarização. Esta fonte auxiliar deve ter tensões entre -5 e -10 V. 58

59 Newton C. Braga 46 - Regulador de Tensão Alternada A National Semiconductor sugere o circuito da figura para a estabilização do valor de pico de uma tensão alternada. O circuito é calculado para que a tensão de pico seja de 6 V, entretanto, modificações podem ser feitas para se obter o ajuste em outros valores. O circuito recebe uma entrada alternada de 12 V pico-a-pico e fornece uma tensão de saída de 6 V pico-a-pico com uma corrente máxima de 3 ampères. Os circuitos integrados devem ser montados em radiadores de calor. 59

60 100 Circuitos de Fontes Regulador de Alta Tensão de Entrada Os circuitos integrados reguladores de tensão da série 78XX não suportam uma tensão de entrada maior do que 28 V para alguns tipos e 35 V para outros, dependendo da série e do valor da tensão de saída. Assim, se tivermos uma tensão maior de entrada e precisarmos fazer uma regulação de uma baixa tensão de saída, será preciso uma pré-redução. Isso pode ser feito com o circuito mostrado na figura, que admite uma entrada de até aproximadamente 70 volts. A corrente máxima de saída deste circuito é de 1 ampère e o transistor de potência 2N3055 deve ser montado num bom radiador de calor. O diodo zener de 25 V reduz a tensão de entrada do 78XX para aproximadamente 25,7 V, enquanto que o resistor R1 determina a corrente no zener. O zener deve ser de 2 W e a dissipação do resistor R deve ser calculada em função da tensão de entrada, sendo um valor típico 2 W. 60

61 Newton C. Braga 48 - Conversor de 12 V Para 20 V com o 555 Este conversor DC/DC chaveado opera numa frequência de 6 khz e sua saída é de algumas dezenas de miliampères apenas. Os diodos podem ser os 1N4148. Saída é de 20,4 V com 10 ma de corrente de saída e cai para 17,7 V com uma corrente de 50 ma. O circuito é de uma documentação de

62 100 Circuitos de Fontes Conversor de 15 V para 24 V com o 555 Este circuito é de um cookbook americano de O circuito gera uma tensão de aproximadamente 24 V com corrente máxima de 10 ma a partir de entradas na faixa de 10 V a 15 V. Os diodos podem ser os 1N4148 que são mais comuns atualmente. 62

63 Newton C. Braga 50 - Conversor de +15 V para -12 V com o 555 Este circuito destina-se a obtenção de uma tensão negativa a partir de alimentação positiva para polarização de circuitos. A frequência de operação é de 20 khz e a corrente máxima de saída é da ordem de algumas dezenas de miliampères. 63

64 100 Circuitos de Fontes Conversor de 5 V para 400 V Este circuito converte tensões de 5 a 12 V em tensões de 100 a 400 V. O transformador tem primário de 110 V ou 220 V e secundário de 5 a 12 V com corrente de 300 ma ou mais. Os transistores do multivibrador podem ser os BC548 e os transistores de potência podem ser os BD135 ou TIP31. Os diodos da ponte são 1N4007. O circuito é de uma publicação de

65 Newton C. Braga 52 - Multiplicador de Tensão CMOS Finalmente, podemos obter a multiplicação de tensão utilizando todos os seis inversores de um circuito integrado 4049, conforme mostra o circuito da figura 8. Neste circuito temos a multiplicação da tensão por 5, obtendo-se entre 50 e 80 V de saída quando a tensão de entrada varia entre 10 e 15 V. Observe que o teorema da conservação de energia é válido aqui, como em qualquer outro caso em que ocorram transformações desse tipo. Quanto maior a tensão de saída, menor será a intensidade da corrente obtida. A freqüência de operação depende de R1 e C7, componentes que podem ter seus valores alterados no sentido de se obter melhor rendimento. Também é importante observar que outros inversores podem ser usados na mesma configuração e que diversas dessas etapas podem ser associadas no sentido de se aumentar ainda mais a tensão de saída. Por exemplo, ligandose D6 à entrada de uma etapa com mais seis inversores (sem osciladores), podemos multiplicar por 10 a tensão de entrada, obtendo entre 100 e 150 V de saída quando a tensão de entrada variar entre 10 e 15 V. Um circuito desse tipo pode perfeitamente ser usado para acender uma lâmpada neon em série com um resistor de 220 k ohms a 1 M ohms num sistema de sinalização. Novamente fica claro que a corrente máxima que esses circuitos podem fornecer é extremamente baixa, servindo somente para alimentação de etapas de baixo consumo ou polarização. 65

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67 Newton C. Braga 53 - Triplicador de Tensão A tensão de saída em aberto neste circuito é aproximadamente o triplo do valor de pico da tensão de entrada. Os valores dependem apenas dos diodos usados que podem ser da série 14N4000 e dos capacitores. Os tipos de 220 uf são os indicados. O circuito funciona diretamente com a tensão da rede de energia. O circuito é de uma antiga publicação dos anos

68 100 Circuitos de Fontes Multiplicador DC com o 555 Na figura temos um conversor DC DC de muito baixa corrente usando um circuito integrado 555. O circuito pode ter entradas na faixa de 5 V a 15 V e a saída depende apenas do número de etapas que o multiplicador usa. A corrente é de alguns miliampères apenas. 68

69 Newton C. Braga 55 - Fonte de 55 V para Circuitos Híbridos Este circuito, obtido de uma publicação argentina da década de 60 usava em sua versão original um transistor de germânio. No entanto, ele pode ser implementado com um transistor de silício. O transformador é obtido de um oscilador de rádio comum transistorizado, mas pode ser improvisado enrolando-se para o primário de alta 300 espiras de fio 32 e para os dois enrolamentos de baixa espiras de fio 28. Deve-se tomar cuidado com a fase dos enrolamentos para que o circuito oscile. 69

70 100 Circuitos de Fontes Fonte para Recuperação de Eletrolíticos Capacitores eletrolíticos de alta tensão podem ser recuperados pela aplicação de uma alta tensão em seus terminais. Este circuito é de uma antiga publicação, servindo para capacitores a partir de 50 V de tensão de trabalho. O choque de filtro pode ser substituído por um resistor de 1k x 10 W e os eletrolíticos podem ser de 22 uf x 450 V. 70

71 Newton C. Braga 57 - Fonte Estabilizada sem Zener A referência de tensão desta fonte é dada por uma bateria, que fornece uma corrente muito baixa e por isso terá grande durabilidade. O transistor pode ser o TIP42 para correntes até 3 A na saída e o transformador é de 6 a 9 V de secundário. O diodo deve ser o 1N5404 e o capacitor de filtro pode TR valores entre 470 uf e 2200 uf. O transistor deve ser dotado de um excelente dissipador de calor. 71

72 100 Circuitos de Fontes Fonte 0-12 V com 500 ma Esta fonte pode ser implementada com um TIP32 fornecendo uma saída ajustável no potenciômetro de 2k2 ou mesmo 4k7 de fio. O transistor deve ser dotado de radiador de calor e os diodos podem ser os 1N4002. Pode ser usado um transformador com secundário de 9 ou 12 V para se obter uma tensão máxima de saída maior. O circuito é de uma publicação dos anos

73 Newton C. Braga 59 - Regulador de Tensão sem Zener Este circuito é de uma publicação argentina dos anos 70. Nele, um conjunto de pilhas ou bateria fornece a tensão de referência para a saída. O transistor pode ser o TIP32 para correntes até 3 A. O circuito mostrado usa uma bateria de 12 V para fornecer 12 V de saída. A corrente da bateria de referência é muito baixa, aumentando assim sua vida útil em relação à carga alimentada. 73

74 100 Circuitos de Fontes Fonte Simétrica Simples A fonte apresentada tem o circuito mostrado na figura, podendo ser usados transformadores de 5 + 5, 6 + 6, 7,5 + 7,5, V e até V conforme a tensão desejada na saída. Observamos que a tensão sem carga (em aberto) é a tensão de pico do secundário do transformador, ou seja, um valor bem mais alto que pode chegar aos 18 V no caso dos transformadores de 12 V. Assim, para operacionais que tenham tensões máximas de 15 V deve ser usado um transformador com, no máximo, 9 V de secundário. A corrente máxima dessa fonte é dada pelo transformador. Para essa configuração recomendamos uma corrente máxima de 500 ma. Os capacitores devem ter tensões de trabalho pelo menos 2 vezes maior que a tensão do secundário do transformador usado, pois eles carregam-se com a tensão de pico. D1, D2 1N4002 diodos retificadores de silício T1 Transformador primário de acordo com a rede local, secundário ver texto C1, C uf capacitores eletrolíticos ver texto S1 Interruptor simples F1 500 ma fusível Diversos: Placa de circuito impresso ou ponte de terminais, cabo de força, suporte para fusível, caixa para montagem, fios, solda, etc. 74

75 Newton C. Braga 61 - Fonte Simétrica com Transistores Usando reguladores transistorizados com transistores NPN e PNP podemos elaborar uma fonte simétrica de melhor desempenho, para correntes de saída até 500 ma. A fonte mostrada na figura tem uma tensão de saída que é determinada pelos diodos zener.os resistores R1 e R2 têm seus valores dependentes da tensão do diodo zener conforme a seguinte tabela: Tensão de saída 6+6V 6+6V 6+6V 9+9V 9+9V V Transformador (secundário) 7,5 + 7,5 V 9+9V V V V V R1, R ohms ohms ohms ohms ohms ohms Diodo Zener x x x x x x 1/2 W ½W ½W ½W ½W ½W 6,6 V x 400 mw 6,6 V x 400 mw 6,6 V x 400 mw 9,8 V x 400 mw 9,8 V x 400 mw 12,6 V x 400 mw A corrente recomendada de secundário para o transformador é de 500 ma mas se forem usados transformadores menores, a fonte também funcionará mas fornecerá uma corrente máxima menor. Os transistores devem ser dotados de radiadores de calor e sua posição deve ser observada com cuidado. O circuito pode ser montado numa pequena caixa plástica, com bornes de cores diferentes para a saída. Um LED indicador em paralelo com as saídas pode ser agregado para indicar o funcionamento. O resistor em série com esse LED será de 470 ohms para a fonte de 6 V, 560 ohms para a fonte de 9 V e 1 k ohms para a fonte de 12 V. 75

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77 Newton C. Braga 62 - Fonte Simétrica com Diodos Zener A fonte apresentada tem uma regulagem por diodos zener e é mostrada na figura. A corrente máxima dessa fonte é menor que se não usar regulagem, da ordem de apenas 50 ma, e a tensão será fixada em dois valores mais usados: 6 e 12 V. Para outras tensões, o zener e os resistores devem ter seus valores alterados. 77

78 100 Circuitos de Fontes Fonte Simétrica de 12 V x 80 ma Encontramos este circuito numa documentação técnica de 1976, mas ele pode ser montado com componentes modernos, em especial o zener que pode ser qualquer tipo de 12 V x 1 W. Na verdade, também podemos usar zeners de 6 ou 9 V se quisermos alterar a tensão de saída. Os diodos da ponte podem ser os 1N4002 e o transformador tem secundário de V com corrente a partir de 200 ma. 78

79 Newton C. Braga Fonte Simétrica de 12 V a partir de 5 V com o Este circuito, encontrado numa publicação de 1978, converte 5 V numa saída simétrica de 15 V sob baixa corrente. O transistor pode ser um BD135 e o transformador tem 200 espiras de primário e 600 espiras de secundário num núcleo de ferrite. O fio é 28 e a frequência de operação é 100 khz. Os diodos zener são de 15 V. 79

80 100 Circuitos de Fontes Inversor de Potência Este circuito é antigo, mas pode ser implementado com facilidade com transistores TIP42 e um transformador de V ou V e corrente de 500 ma a 800 ma. A tensão de saída dependerá das características do transformador. Os diodos podem ser 1N4004 e os capacitores de filtros podem ter valores entre 47 uf e 100 uf. A corrente máxima de saída é da ordem de algumas centenas de miliampères. 80

81 Newton C. Braga 66 - Mini Fonte Esta pequena fonte para baixas correntes (5 ma) é indicada para alimentação de circuitos experimentais TTL de baixo consumo. O transformador tem secundário de 6 V x 50 ma ou menos. Os eletrolíticos podem ser maiores para melhorar a filtragem e os diodos podem ser 1N4148 ou 1N4002. O circuito é de uma publicação argentina antiga. 81

82 100 Circuitos de Fontes Fonte sem Transformador A fonte de alimentação que apresentamos a seguir serve para fornecer tensões contínuas entre 3 e 12 V a pequenos aparelhos cuja corrente consumida não exceda os 100 ma. Como se trata de uma fonte direta, ou seja, sem isolamento da rede de energia, somente aparelhos que estejam encerrados em caixas isolantes devem ser alimentados. Esta fonte de alimentação utiliza pouquíssimos componentes, e não necessita de transformador. A tensão de saída dependerá apenas do diodo zener escolhido. Veja que a ausência do transformador representa o perigo de choques em caso de contacto daí ser muito importante que ela seja instalada em caixa plástica. A montagem é muito simples e existe uma proteção para o caso de curto-circuitos que é o fusível. Se esse fusível queimar, a lâmpada indicadora acenderá, indicando a necessidade de sua substituição. Os capacitores C1 e C2 são muito importantes nesse circuito. A versão original exige capacitores de poliéster (não use outro tipo) de 1 uf com tensão de trabalho de pelo menos 250 V se a rede for de 110 V e pelo menos 400 V se a rede for de 220 V. O diodo D1 é o 1N4004 se a rede for de 110 V ou 1N4007 se a rede for de 220 V. A posição do diodo zener, que deve ser de 1 W deve ser observada, tendo como referência a faixa no invólucro. Para a conexão ao aparelho alimentado use um cabinho com um plugue apropriado, observando a polaridade ou mesmo dois fios com garras de cor diferente, se o aparelho alimentado não tiver um conector para alimentação externa. Antes de usar a fonte meça a tensão de saída com o multímetro, para certificar-se de que ela está correta. 82

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84 100 Circuitos de Fontes Fonte de 0 a 20 V x 1 A Esta fonte, encontrada numa publicação argentina dos anos 1970, usa um potenciômetro de fio de 25 W ou mais na saída para ajustar a tensão. O transistor Q1 pode ser um BD136 e Q2 um TIP42, dotado de bom radiador de calor. O transformador tem 24 V x 1 A e C1 pode ser de uf. O resistor R2 é de 2 W de dissipação. 84

85 Newton C. Braga 69 - Fonte Chaveada com o 723 Uma fonte chaveada com saída de 5 V e saída de 2 A é mostrada na figura. Para 2A de saída a regulagem de carga é de 80 mv. Os transistores admitem equivalentes. A tabela 1 também fornece dados para se obter outras tensões em função dos resistores usados.nessa tabela 1 temos os valores dos resistores para diversas tensões de saída com os circuitos em que os valores são aplicáveis. 85

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87 Newton C. Braga 70 - Zener Bipolar com o 741 Encontramos este circuito num antigo cookbook americano de Nele, um operacional é usado para se obter duas tensões zener, uma direta e outra inversa. A fonte deve ser simétrica e os valores das tensões dependem de Z1 e Z2. Outros operacionais podem ser utilizados. 87

88 100 Circuitos de Fontes Fonte Escalonada de Baixa Tensão Essa fonte só usa componentes passivos (sem transistores ou circuitos integrados) e mesmo assim pode fornecer tensões com boa regulagem em passos de 0,7 V e uma corrente de saída de até 200 ma. São 5 tensões indicadas no diagrama e que podem ser utilizadas até simultaneamente, se os aparelhos alimentados, na sua totalidade não precisarem mais do que a corrente indicada. O circuito consta de um retificador, filtro e depois um sistema redutor que aproveita a queda de tensão no sentido direto de um diodo em condução. Essa tensão varia entre 0,6 e 0,7 V por diodo, o que permite escalonar a tensão faixa indicada com uma tolerância entre 10% e 20% tipicamente. A filtragem da fonte é boa, o que possibilita a alimentação de pequenos aparelhos que normalmente usem uma ou duas pilhas. O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede de energia, ou seja, 110 V ou 220 V. O secundário é de V com correntes de 200 ma a 500 ma, O capacitor C1 deve ter uma tensão de trabalho de 12 V ou mais e o resistor R1 deve ser de fio com pelo menos 2 W de dissipação. Os diodos são 1N4002 ou equivalentes. Para a saída fica a critério do leitor a escolha do modo de conexão aos circuitos externos. Uma saída é o uso de bornes com as tensões identificadas, onde seriam conectados plugues com fios e garras jacaré. O comum vai ao borne preto e o vermelho ao borne com a tensão desejada. Uma outra possibilidade para a montagem consiste em se empregar uma chave seletora. Para usar, basta escolher a saída desejada e o ponto de zero volt que serão usados na conexão ao circuito externo. Antes de usar a fonte, se desejar boa precisão de indicação, confira com o multímetro a tensão real que está sendo obtida em cada saída. Se ao alimentar algum aparelho a tensão cair muito é sinal que ele está exigindo uma corrente maior do que a que a fonte pode fornecer. 88

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90 100 Circuitos de Fontes Fonte de Alta Tensão Para os leitores que precisam de altas tensões contínuas, uma fonte de alimentação de baixa corrente pode ser construída com poucos componentes. A fonte descrita fornece até 150 V na rede de 110 V e até 300 V na rede de 220 V. A corrente, entretanto, não deve superar algumas dezenas de miliampères. Transmissores valvulados de pequena potência e outros circuitos semelhantes podem ser alimentados com essa fonte. Observamos, entretanto, que ela não é isolada da rede de energia, devendo ser por isso tomadas as devidas precauções contra choques acidentais.o diodo deve ser o 1N4004 se a rede for de 110 V ou 1N4007 se a rede for de 220 V O capacitor de filtro pode ter valores entre 4,7 uf e 50 devem ter dissipação de pelo menos 2 W. Para usar, verifique com o multímetro as tensões obtidas em cada borne, anotando-as, pois elas podem variar sensivelmente em função das tolerâncias dos componentes. Se ao ligar algum circuito houver queda de tensão acentuada é sinal de que a corrente drenada por esse circuito é maior do que aquela que a fonte pode fornecer. Em alguns casos, pode-se compensar esse problema ligando o equipamento num borne que forneça uma tensão maior. Não toque em nenhum ponto da fonte ou do aparelho alimentado quando em funcionamento, pois a fonte não é isolada podendo causar choques perigosos. Se quiser ter um isolamento para maior segurança pode usar um transformador para essa finalidade. 90

91 Newton C. Braga 91

92 100 Circuitos de Fontes Fonte sem Transformador Nas aplicações em que não exista o perigo de qualquer contato com pontos vivos do circuito por parte do usuário, pode ser usada uma fonte sem isolamento da rede de energia. Este tipo de fonte tem a vantagem de não precisar de um transformador, que além de ser um componente caro, ocupa muito espaço. A fonte sugerida na figura pode fornecer tensões de saída entre 3 e 12 V, determinada pelo diodo zener, sob correntes de até 100 ma. O transistor deve ser dotado de um pequeno radiador de calor e o capacitor de entrada de 4,7 µf deve ser de poliéster metalizado com pelo menos 250 V de tensão de trabalho, se a rede for de 110 V. O circuito pode ser ligado em 220 V utilizando-se um capacitor de 2,2 µf com pelo menos 400 V de tensão de trabalho. Os diodos da ponte retificadora admitem equivalentes. Esta fonte pode ser usada para alimentar calculadora, rádios portáteis pequenos e outros dispositivos semelhantes. 92

93 Newton C. Braga 74 - Fonte de 22,5 V Alguns multímetros antigos possuem uma escala de alta resistência que tem um circuito interno alimentado por uma bateria de 22,5 V. Além de ser muito difícil (senão impossível) encontrar esta bateria atualmente, seu custo é muito alto. Uma alternativa consiste no uso de uma fonte que é justamente a exemplificada na figura. Esta fonte pode ser usada também em circuitos de polarização que exijam uma tensão neste valor (22,5 V) sob corrente muito baixa. O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede de energia, e secundário de 12 V com pelo menos 50 ma de corrente. O diodo zener é de 400 mw e os capacitores devem ter tensão de trabalho de 50 V ou mais. O mesmo circuito, com modificações, como, por exemplo, a inversão de todos os diodos e capacitores, pode ser usado como fonte de tensão negativa para polarização de circuitos. 93

94 100 Circuitos de Fontes Fonte de 1 kv Este circuito nada mais é do que um quadruplicador de tensão que pode gerar perto de V a partir dos 220 V obtidos de um auto-transformador, que não será necessário se a rede local já for de 220 V. O circuito dado na figura usa capacitores de poliéster metalizado com uma tensão mínima de trabalho de 600 V. Os diodos admitem equivalentes e a corrente de saída é de apenas alguns miliampères, pois deve-se considerar a reatância capacitiva dos capacitores usados no sistema quadruplicador. 94

95 Newton C. Braga 76 - Fonte Multi-Tensão O circuito da figura pode fornecer tensões de 5, 8, 9 e 12,5 V em sua saída, fazendo tudo isso a partir de um regulador fixo de tensão de 5 V. A corrente máxima de saída é de 1 ampère e o circuito integrado regulador de tensão deve ser dotado de um bom radiador de calor, principalmente se o leitor pretender trabalhar em seus limites de corrente. Os diodos zener são de 400 mw e o capacitor de entrada precisa ter uma tensão de trabalho maior do que a de entrada. O capacitor de saída pode ser de 16 V. 95

96 100 Circuitos de Fontes Fonte Variável de 1,2 V a 25 V x 3 A A fonte apresentada na figura fornece tensões de saída na faixa de 1,2 a 25 V com correntes de até 3 ampères. O circuito integrado regulador de tensão pode ser o apresentado em invólucro metálico TO-3 ou o plástico TO-220, mas em ambos os casos ele deve ser dotado de um bom radiador de calor. O capacitor de 100 nf assim como o de 1 µf devem ser montados mais próximos possível do circuito integrado. O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede de energia e os diodos podem ter correntes maiores que as especificadas. Este circuito é sugerido pela National Semiconductor. 96

97 Newton C. Braga 78 - Tensão Diferente para Reguladores Fixos Pode-se alterar a tensão de saída de um regulador fixo de 3 terminais com a utilização de um diodo zener. A tensão do diodo zener será somada à tensão do regulador de modo a se obter na saída uma tensão de XX + Vz, onde XX é a tensão do regulador, por exemplo 6 V para o 7806 (78XX), e Vz é a tensão do diodo zener. Uma tensão de 7,5 V pode ser obtida com um zener de 1,5 V. A tensão de entrada deve ser pelo menos 2 V maior que a tensão de saída, e não deve ser maior do que 28 V acima deste valor. O circuito é mostrado na figura. 97

98 100 Circuitos de Fontes xx Controlado por Luz Na figura mostramos um circuito em que a tensão de saída de um regulador de tensão 78XX é modulada pela luz que incide num LDR. Com uma realimentação apropriada pode-se fazer o circuito funcionar como um servo ou sensor de luz, excitando algum tipo de carga em função da luz. O ganho do circuito e o ajuste do ponto de funcionamento são feitos no trimpot, que pode levar o circuito ao corte na ausência de luz. 98

99 Newton C. Braga 80 - Referência de Tensão Ajustável O amplificador operacional usado neste circuito não é mais comum no mercado, pois o circuito é de uma publicação dos anos 70, mas a configuração pode ser adaptada para amplificadores operacionais mais modernos. Os valores dos componentes também podem ser aproximados pelos padronizados atuais. A fonte de alimentação deve ser simétrica e a tensão alterada conforme os operacionais usados. 99

100 100 Circuitos de Fontes Fonte Chaveada de Corrente Constante Este circuito é de uma documentação dos anos 70, mas pode ser montado com um transistor TIP32 em lugar do original. O circuito opera numa frequência de aproximadamente 20 khz produzindo pulsos de corrente de intensidade constante. O componente crítico do projeto é o choque de comutação de 12 mh. A tensão de entrada do circuito é de 28 V e o diodo 1N746 é um zener de 3 V. 100

101 Newton C. Braga 82 - Fonte Isolada de Alta Tensão Este circuito de muito baixo ripple e de alta tensão foi encontrado numa documentação técnica dos anos 70, sendo indicado para a alimentação de circuitos valvulados de baixo consumo como pré-amplificadores. Os diodos podem ser os 1N4007 e o capacitor pode ser de 220 uf x 250 V ou mais. O transformador tem um secundário de 25 ma ou mais. 101

102 100 Circuitos de Fontes Inversor Controlado por Tensão Este circuito é de uma publicação dos 70, mas pode ser montado com facilidade com os BC548. O circuito integrado é o 741 devendo ser usada fonte simétrica, A entrada de controle é TTL. As entradas podem ser bipolares com tensões até 7 V. 102

103 Newton C. Braga 84 - Divisor de Tensão com Diodo O circuito mostrado, de uma documentação técnica americana de 1976, é de um divisor de tensão usando diodos zener. O circuito pode ser modificado para se obter outras tensões, empregando-se diodos apropriados. A corrente é baixa, conforme indicado e o resistor de entrada eventualmente pode ser recalculado para outras aplicações de maior ou de menor corrente. Os diodos zener são de 1 W. 103

104 100 Circuitos de Fontes - 2 Fonte de Corrente Constante com Operacional 85 - Este circuito é de um manual de circuitos integrados da National Semiconductor de O circuito admite operacionais equivalentes como o 741 e o FET pode ser o BF245. O transistor bipolar pode ser o 2N2222, A fórmula junto ao diagrama possibilita o cálculo da corrente na carga em função de R1. 104

105 Newton C. Braga Fonte de Corrente Constante com Transistor 86 - Encontramos este circuito numa publicação inglesa de O circuito se baseia no uso de um transistor de germânio como fonte de corrente. O circuito tem uma faixa passante de 16 a Hz. 105

106 100 Circuitos de Fontes Fonte de Corrente de 20 ma Esta fonte de corrente constante foi obtida numa documentação americana de Os transistores podem ser os BC548 e a corrente tem sua intensidade ajustada em R3. O diodo D1 pode ser um 1N4148 e o circuito pode ser alterado para operar com outras tensões. A fonte de alimentação deve ser simétrica. 106

107 Newton C. Braga 88 - Fonte Chaveada de 6 V x 50 ma Esta fonte se destina a alimentação de aparelhos de baixo consumo. A frequência de operação é de 13 khz aproximadamente. A bobina é enrolada com fio bem fino 32 ou mais fino num bastão de ferrite. O transistor pode ser o BC548 e os diodos 1N4148. O zener é de 15 V. 107

108 100 Circuitos de Fontes Fonte Chaveada de 4,5 V a 30 V com 6 A Esta fonte chaveada foi obtida num manual da National Semiconductor de Para a corrente indicada 3 dispositivos LM185 devem ser ligados em paralelo. Para correntes menores podem ser usados menos. O transistor Q1 pode ser um BD136. A choque consiste em 60 espiras de fio 26 num núcleo de ferrite. 108

109 Newton C. Braga 90 - Fonte Chaveada de 0 a 10 V com o 555 Este circuito é de uma publicação de 1976, mas pode ser implementado facilmente com um transistor BC548. A saída máxima é de 10 ma e seu valor depende do ajuste que pode ser feito num potenciômetro de 220 k já que o 250k original não mais é encontrado com facilidade. 109

110 100 Circuitos de Fontes Fonte de 13 V x 2 A Este circuito é de uma documentação antiga, mas pode ser implementado com um BD136 para Q1 e 2N3055 para Q2. Q2 deve ser dotado de radiador de calor e os diodos da ponte podem ser os 1N4004. O transformador tem secundário de 2 A. 110

111 Newton C. Braga 92 - Fonte de 13,6 V x 1 A Este circuito é de uma documentação para radioamadores de Podemos implementar este circuito com transistores equivalentes mais modernos. Para o transistor de potência podemos usar o TIP41 ou mesmo o 2N3055. A etapa para alimentar o amplificador pode ser eliminada. 111

112 100 Circuitos de Fontes Fonte de 12 V x 2,8 A Este circuito de fonte foi obtido numa publicação para radioamadores de Os transistores podem ser os TIP41. Os diodos da ponte podem ser os 1N5402 ou equivalentes e o transformador tem 12,6 V x 3 A de secundário. Os transistores devem ser montados em radiadores de calor. 112

113 Newton C. Braga 94 - Fonte de 6 a 30 V x 500 ma Encontramos este circuito numa documentação técnica de O circuito pode usar um TIP31 para Q1 e um BC547 para Q2. Q1 deve ser montado em radiador de calor e os diodos da ponte podem ser os 1N4002. O transformador tem 24 V d secundário com 500 ma de corrente. 113

114 100 Circuitos de Fontes Fonte de 0 a 6,8 V x 5 ma Dois amplificadores operacionais são usados nesta fonte obtida numa documentação americana (cookbook) de O circuito pode ser usado como referência de tensão ou ainda excitar uma etapa de potência. O circuito não necessita de fonte simétrica. 114

115 Newton C. Braga 96 - Fonte Variável DC com Triac Esta configuração obtida de um manual da RCA da década de 70 mostra como usar um triac no primário de um transformador para se obter uma fonte de tensão simétrica variável simples. O Triac pode ser qualquer da série TIC e o diac de qualquer tipo. Os diodos podem ser os 1N4002 e o transformador tem secundário de 12 V até 1 A, conforme a corrente desejada na carga. No diagrama temos um quadrac, mas podemos usar triac e diac separados, sem problemas. O potenciômetro de ajuste pode ser de 220k e os capacitores C1 e C2 podem ser aumentados para 220 nf para possibilitar o uso do aparelho na rede de 220 V. 115

116 100 Circuitos de Fontes Fonte Variável DC com SCR Este circuito é de uma documentação de Ele fornece uma tensão contínua pulsante que pode ser variada através de um potenciômetro. O SCR pode ser o TIC106, de acordo com a rede de energia, devendo ser dotado de radiador de calor, conforme a carga. O transformador tem V com pelo menos 100 ma e o capacitor C1 deve ser experimentado na faixa de 220 nf a 470 nf. Este circuito não é isolado da rede de energia. 116

117 Newton C. Braga 98 - Fonte Variável DC de Alta Tensão Encontramos este circuito numa documentação sobre SCRs dos anos 70. O circuito pode ser implementado com um SCR do tipo TIC de acordo com na tensão máxima que se deseja na saída. A alta tensão é obtida com um transformador que tem primário conforme a rede e secundário conforme a tensão desejada. T1 tem secundário entre 2,5 e 6 V com tomada central. C1 deve ser testado com valores entre 220 nf e 470 nf. O SCR deve ser montado em dissipador de calor. 117

118 100 Circuitos de Fontes Variac com Triac Este circuito funciona como um transformador variável que dosa a potência aplicada a uma carga de 110 V (e que também pode ser de 220 V, com a troca de alguns componentes). O circuito é de uma documentação dos anos 70, mas pode ser montado com qualquer triac da série TIC e um diac de qualquer tipo. O Triac deve ser montado em radiador de calor. Lembramos que, diferentemente dos variacs com transformador, este não possui isolamento da rede de energia. 118

119 Newton C. Braga Fonte Alternada com SCR de Alta Tensão Este circuito alimenta uma carga com corrente contínua pulsante que pode ser filtrada por C1 (10 uf a 100 uf) conforme a carga. O circuito é de uma documentação americana antiga, podendo ser usado o TIC106 para correntes até 3 A. O transformador tem secundário de acordo com a corrente da carga, servindo de isolamento. É conveniente proteger o circuito com um fusível de 3 A no primário do transformador. O SCR deve ser dotado de dissipador e D1 depende da aplicação podendo ter valores entre 3 e 12 V. 119

120 100 Circuitos de Fontes - 2 FONTES DE CORRENTE CONSTANTE Existem aplicações em que se deseja manter constante a corrente circulante por uma carga mesmo quando a tensão de entrada varia ou a resistência da carga muda. Para esta finalidade existem circuitos denominados "fontes de corrente" ou "fontes de corrente constante" que são de grande utilidade. Com aplicações em automação industrial, robótica, eletrônica embarcada, mecatrônica e muitos outros campos da eletrônica estes circuitos merecem um destaque. Neste artigo falamos de algumas configurações que podem ser úteis aos projetistas. As baterias e fontes de alimentação comuns são fontes de tensão no sentido de que mantém constante a tensão aplicada numa carga. No entanto, para fornecer energia a um circuito de carga esta não é a única solução possível. Existem casos em que manter a corrente constante numa carga é muito mais importante do que manter a tensão. Isso pode ser visto, por exemplo, no caso de um carregador de baterias, em que à medida que ele se carrega a tensão em seus terminais sobe e com isso a corrente de carga tende a diminuir, conforme mostra a figura

121 Newton C. Braga Importante neste tipo de carregador é manter constante a carga de modo a se ter a bateria carregada no final do prazo esperado. Outra aplicação é em elementos resistivos de pequenas estufas ou aquários em que a resistência do elemento depende da temperatura. Assim, dependendo de sua temperatura que é influenciada pela temperatura ambiente podemos ter diversas potências de dissipação, já que a corrente vai variar. Existem diversas configurações relativamente simples que podem manter constante a corrente num circuito. A seguir veremos como elas funcionam e como podem ser calculadas para uma aplicação específica. OS CIRCUITOS A configuração mais simples para uma fonte de corrente constante é a mostrada na figura 2 em que simplesmente agregamos um resistor em série com valor suficientemente grande para que variações da resistência de carga não influam de modo sensível na corrente do circuito. 121

122 100 Circuitos de Fontes - 2 Esta solução é adotada em muitos carregadores econômicos de baterias em que temos simplesmente um resistor onde aparece uma tensão da ordem de 5 a 10 vezes a tensão da carga de modo que ela não influa na corrente. A tensão de entrada, neste caso, deve ser bem maior que a tensão aplicada a carga. No entanto, este tipo de configuração tem a grande desvantagem de apresentar perdas de energia elevadas no resistor, não se aplicando portanto a circuitos de alta corrente. Este é o caso típico dos carregadores de bateria de carro que encontramos à venda em algumas casas especializadas e que consistem simplesmente num diodo retificador e uma lâmpada que faz às vezes do resistor em série, conforme mostra a figura

123 Newton C. Braga A lâmpada acende com um brilho elevado durante a carga da bateria mostrando que a maior parte de energia do sistema é convertida em luz e calor. Uma configuração mais avançada de fonte de corrente constante pode ser elaborada em torno de transistores bipolares e diodos zener, conforme mostra a figura

124 100 Circuitos de Fontes - 2 Nesta configuração o diodo zener em série com um resistor polariza um transistor de modo a levá-lo a condução. A corrente pela carga é determinada pelo resistor em série com o transistor. Pode-se usar um resistor ajustável ou potenciômetro para isso, desde que seja de fio, capaz de suportar a corrente desejada na saída. Uma vez ajustada, o transistor passa a atuar como elemento estabilizador de corrente. As variações da resistência da carga ou da tensão de entrada passam então a ser compensadas pela maior ou menor condução do transistor. Transistores como o TIP32 ou BD136 podem ser usados neste circuito para correntes até uns 500 ma com os valores de zener e resistor indicados. Para maiores correntes podem ser usados transistores Darlingtons e diodos zener de maior potência com uma redução correspondente do resistor de 1 k ohms da polarização de base do transistor. No entanto, para maiores correntes existe a solução do circuito integrado. Existem muitos reguladores de tensão integrados que podem ser facilmente ligados para funcionarem como reguladores de corrente. Nosso primeiro exemplo está nos circuitos integrados da série 78XX que podem funcionar como reguladores de corrente de até 1 ampère. A ligação destes integrados nesta configuração é mostrada na figura

125 Newton C. Braga O resistor Rx é calculado em função da corrente desejada na carga e da tensão do circuito integrado regulador pela fórmula: Rx = Vxx/I Onde: Rx é o valor do resistor em série em ohms Vxx é a tensão do circuito integrado regulador. Por exemplo, 5 V para o 7805 e 6 V para o I é a corrente constante que se deseja manter no circuito de carga. A dissipação deste resistor é importante já que ele trabalha com correntes elevadas. Esta dissipação é calculada pela fórmula: P = Rx x I2 Onde: P é a potência dissipada em watts R é a resistência em ohms I é a corrente através do resistor em ampères 125

126 100 Circuitos de Fontes - 2 Normalmente são usados resistores de fio de pequenos valores, mas podem ser usadas associações de resistores de 1 ohm comuns. Por exemplo, para 0,25 ohms podem ser usados 4 resistores de 1 ohm em paralelo. Evidentemente, nesta aplicação o circuito integrado deve ser montado num radiador de calor. Um outro circuito integrado regulador de tensão que pode trabalhar com correntes de até 3 A é o LM350T que é encontrado em invólucro TO-220 conforme mostra a figura 6. Este circuito integrado consiste num regulador de tensão variável que tem um diodo zener de 1,25 V interno. Desta forma, numa aplicação como a mostrada na figura 6, o resistor Rx é calculado pela seguinte fórmula: Rx = 1,25/I Onde: Rx é o valor do resistor em série em ohms I é a corrente que se deseja manter constante na carga em ampères. A dissipação do resistor é calculada como no exemplo anterior usando os integrados da série 78XX. 126

127 Newton C. Braga Para se obter um ajuste da corrente pode-se agregar um resistor variável em série (um potenciômetro de fio de 1 a 5 ohms, por exemplo) conforme mostrado na figura 7. Este potenciômetro deve ter dissipação compatível com a corrente ajustada. Para correntes maiores, podemos usar o LM338 que é fornecido em invólucro metálico TO-2 e que pode controlar correntes de até 5 A. O circuito é o mostrado na figura 8. O diodo zener interno deste circuito integrado também é de 1,2 V e por isso os cálculos do resistor podem ser feitos 127

128 100 Circuitos de Fontes - 2 utilizando-se a mesma fórmula usada para o LM350T trocando-se 1,25 por 1,2. Evidentemente, nas correntes limites o circuito integrado regulador deve ser montado em excelente dissipador de calor. Também pode ser adotada a solução de se usar um resistor variável em série para se ter um ajuste da corrente. CONCLUSÃO Outras opções para este tipo de regulador de corrente incluem o uso de transistores "booster" como o 2N3055 para se controlar correntes maiores. No entanto, nas aplicações práticas, o limite de 5 A parece razoável para a maioria das aplicações. FONTES CHAVEADAS Revisando Conceitos Básicos As fontes chaveadas, fontes comutadas ou Switched Mode Power Supplies, abreviadamente SMPS, estão presentes numa grande quantidade de equipamentos modernos. Essas fontes consistem na solução ideal para os casos em que se necessita de alto rendimento e tamanho reduzido, substituindo as tradicionais fontes lineares. Apesar de estarem presentes em toda parte ainda são muitos os profissionais que não dominam totalmente o seu princípio de funcionamento, o que é de extrema importância, quando se pretende trabalhar com uma. Nesse artigo revisamos alguns conceitos básicos sobre o funcionamento desse tipo de fonte. 128

129 Newton C. Braga Fonte chaveada do tipo usado em computadores As fontes chaveadas não são tão modernas quanto se possa pensar. Já há muito tempo elas têm sido usadas em aplicações em que o rendimento e o espaço ocupado são requisitos importantes para esse tipo de aplicação. Assim, nas aplicações militares, aeronáuticas e aeroespaciais, as fontes desse tipo já estão presentes há muito anos. No entanto, com os mesmos requisitos de rendimento e tamanho cada vez mais presentes nos equipamentos de consumo, as fontes chaveadas hoje estão presentes em quase todos eles. Monitores de vídeo, televisores, carregadores de celulares, computadores são apenas alguns exemplos de equipamentos que fazem uso desse tipo de fonte. As fontes chaveadas são importantes porque apresentam diversas vantagens em relação aos tipos comuns de fontes lineares tais como: 129