Parte 1 Fontes Lineares Projeto completo de uma fonte linear

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1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina Departamento Acadêmico de Eletrônica Projeto de Fontes Chaveadas Parte 1 Fontes Lineares Projeto completo de uma fonte linear Prof. Clóvis Antônio Petry. Florianópolis, agosto de 009.

2 Bibliografia para esta aula Disciplina de Retificadores

3 Nesta aula Parte 1 Fontes lineares: 1. Projeto completo de uma fonte linear.

4 Nesta aula

5 GND 1 GND Fonte a ser projetada U1 1 VI VO 3 Saída Positiva (+VCC) R3 Fase (rede) CHAVE FU1 TRAFO 1 D1 D3 C1 C3 R1 C5 D5 LED comum (terra) R4 Neutro (rede) D D4 C C4 R C6 D6 LED VI VO 3 Saída Negativa (-VCC) U

6 Especificações Dados de entrada: V rede_nom 0 V f 60 Hz T A 30 C o T j 150 C o Ondulacao 5 % Ondulação de tensão permitida nos capacitores Regulacao 10 % Regulação do transformador 0.1 Variação na tensão da rede V o1 5 V I o1 1 A V D 1 V V o 5 V I o 1 A

7 Reguladores de tensão Reguladores de tensão: U1 - regulador LM7805, 1A x 5V U - regulador LM7905, 1A x 5V C5 - capacitor eletrolítico de 1uF x 5V C6 - capacitor eletrolítico de 1uF x 5V C3 - capacitor eletrolítico de 1uF x 50V C4 - capacitor eletrolítico de 1uF x 50V

8 Sinalização Sinalização: D5 e D6 - Leds convencionais de V x 0mA V o1 R3 R P R R3 P R R3 e R4 - resistores de 150 x 1/8

9 Tensões importantes Tensões antes dos reguladores: V C1_min V o1 3 V C1_min 8 V V C_min V C1_min V C_min 8 V Ondulacao V C1_max V C1_min V C1_min V 100 C1_max 8.4 V

10 Proteção do usuário Descarga dos capacitores eletrolíticos: R V C1_max P R1 P R1 R R1 e R - resistores de 47k x 1/8

11 Especificações do transformador Escolha do transformador: V s_pk V C1_max V D V s_pk 9.4 V Considerando uma queda de 1V em cada diodo! Regulacao V s_carga V s_pk 1 V 100 s_carga V V s_min V s_carga ( 1 ) V s_min V s_ef V s_min V s_ef V V s_ef 9 V Transformador com tensão de saída de 9V + 9V

12 Especificações do transformador Falta determinar a potência do transformador! P o1 P o V o1 I o1 P o1 5 Considera-se que o transformador terá tensão V o I o P o 5 nominal na saída quando está com carga total. P o P o1 P o P o 10 V s_max V s_ef ( 1 ) V s_max V C_max V s_max V D V C_max V V U1 V C_max V o1 V U V V U V C_max V o V U V

13 Especificações do transformador P U1 V U1 I o1 P U P U V U I o P U I o1 P D V D 4 P D P in P U1 P U P o P D P in P o % P in P D P s1 P o1 P U1 P s VA Potência em um sec. P s1 FP 0.6 S s1 S FP s VA S s1 I s1 I V s1.593 s_ef A

14 Escolha dos capacitores Escolha dos capacitores: P o1 P U1 C 1 C f V C1_max V C1_min F P o P U C C f V C1_max V C1_min F C1 e C - Capacitores eletrolíticos de 17mF x 50V C

15 Escolha dos diodos I o1 I D1 I D1 0.5 A D1 a D4 - Diodos para 0,5A x 50V, pode ser 1N400 (1A x 100V)

16 Escolha dos dissipadores Escolha dos dissipadores: R jc 4 R ca 35 R jc 4 R ca 50 R cd 1 C o Para encapsulamento T 0-3 C o C o Para encapsulamento T 0-0 C o C o T j T A R ja1 R P ja U1 C o T j T A R ja R P ja U C o R da1 R ja1 R cd R jc R da R da R ja R cd R jc R da C o C o

17 Escolha dos dissipadores

18 Projeto do transformador Dados de entrada: B m d 4.5 d iso G A cm cm Fluxo máximo para lâminas de ferro silício Densidade de corrente Espessura do isolante entre enrolamentos Cálculos iniciais: S o S s1 Potência total no secundário S o VA n V rede_nom V s_ef Relação de transformação n 4.444

19 Projeto do transformador Estimativa da área do núcle o: S nucleo S o S nucleo cm ac S nucleo ac.614 cm a.9 cm Largura da perna central do núcleo c.9 cm Comprimento do núcleo

20 Projeto do transformador Cálculo da seção geomé trica do núcleo: S g ac S g 8.41 cm Cálculo da seção magnética do núcleo: S m 0.9S g S m cm Cálculo da potência do trans formador: S m S 60 S VA

21 Projeto do transformador Cálculo do número de espiras: N p N s 10 8 V rede_nom ceil N 4.44B m S m f p 966 N p ceil N n s 40 espiras espiras

22 Projeto do transformador Cálculo das corrente s (valore s eficazes): S I p I V p 0.78 rede_nom I s I s1 I s.593 A A Escolha da s eção dos condutores: I p s p d 10 s p cm Fio 9 AG I s s s d 10 s s cm Fios 19 AG cm cm A cm A cm

23 Projeto do transformador Cálculo da re sistência dos enrolam entos l t a a c l t cm R p N p 9 l t R p R s N s 19 l t R s 0.8

24 Projeto do transformador Cálculo da indutância de dispersão dos enrolamentos: 0.4N p d iso 0.5a L p l c t l 3 t 10 L p N s d iso 0.5a L s l c t l 3 t 10 L s 8.67 H H Cálculo do fator de ocupação: 0.75a Fo Fo A 9 N p A 19 N s

25 Limitação da corrente de carga dos capacitores Necessidade de limitação da corrente de partida: R p R Ts R s R Ts 0.3 n V s_max V D I partida I R partida 40.4 Ts A É um valor suportável pelos diodos da série 1N400 (30 A durante meio ciclo). Conferindo pela carga armazenada no capacitor: Q CV It t t s Condução de parte do semiciclo da rede. f V s_max V D I partida C 1 t I partida A

26 Próxima aula Parte 3 Fontes chaveadas: 1. Projeto do retificador de entrada da fonte chaveada.