Fonte de alimentação com duas saídas e proteção Elias Bernabé Turchiello Técnico responsável Este manual se destina unicamente a orientar o montador interessado neste projeto, portanto não se encontram neste manual: detalhes de gabinete, layout de placas de circuito impresso, cabos de ligações, aparência final do produto, cor, forma, tamanho, etc., ficando estes detalhes por conta do montador. Acredito que o interessado neste projeto tenha conhecimentos suficientes em eletrônica a ponto de saber identificar: resistores, capacitores, transistores, reles, diodos etc. além de saber interpretar o circuito elétrico. Para obter maiores informações favor entrar em contato pelo e-mail: turchiellows@yahoo.com.br Este projeto se destina a atender a necessidades de profissionais que trabalham no conserto de equipamentos eletrônicos em geral. A montagem não é muito critica, mas exige um pouco de experiência do montador. Principalmente nas partes que envolvem a circulação de correntes mais altas, pois é preciso utilizar trilhas mais largas ou fios mais grossos. Também se destaca o fato de os transistores de saída se aquecerem bastante durante o uso normal da fonte, principalmente quando se esta utilizando tensões baixas e correntes mais altas (acima de 1A) nas saídas. Dai a necessidade de se utilizar um excelente dissipador de calor.
Com esta fonte é possível alimentar dois aparelhos com tensões e correntes diferentes ao mesmo tempo. Observa-se apenas que o GND é comum para ambas as saídas, não havendo portanto, isolamento elétrico entre os dois aparelhos ligados a esta fonte. Cada saída possui um potenciômetro, pelo qual, podemos ajustar a tensão ao valor que necessitamos dentro de uma faixa que varia de 0,8 V a 20 V por saída. Esta fonte possui um importante sistema de proteção contra curtos circuitos nas saídas ou excesso de corrente, que desliga a fonte quando tal situação ocorrer. Destaca-se ainda um simples e pratico circuito destinado a realizar testes em campainhas de telefones Descrição de funcionamento Chave liga desliga Ao ligarmos o plug ac na tomada a corrente passara pelo fusível de proteção, chave geral, filtro de rede, chegara ao transformador, mas não o alimentara, pois o rele principal esta com seus contatos abertos. Para fazer a fonte ligar utilizamos um triac em paralelo com os contatos do rele principal para dar a partida inicial. Também é utilizado um LED standby (com os componentes necessários para o seu funcionamento) em paralelo com o triac e o rele principal. A função desse LED é indicar quando a fonte esta desligada. Ao pressionamos a micro-chave ON o triac dispara alimentando o transformador, este por sua vez, alimentara o rele principal que fechara seus contatos mantendo a fonte permanentemente ligada. O LED standby se apagara e se acendera o LED power indicando que a fonte esta ligada. Para desligar a fonte basta pressionar a micro-chave OFF, ela ira fazer o transistor regulador da alimentação do rele principal ir ao corte. O rele principal abrira seus contatos e a fonte desliga; o LED power se apagara e o LED standby acendera novamente. O transformador O transformador utilizado neste projeto foi retirado de um aparelho de som marca SHARP modelo CDK 40. Este transformador possui diversas saídas com diferentes tensões e correntes. Uma saída de 25V + 25V, uma saída de 15V uma saída de 33V e mais uma de 5V. Como não se tem o esquema do aparelho SHARP não é possível determinar com precisão as correntes de cada enrolamento, mas ao analisar de perto o trafo pode-se concluir que as saídas de 25V + 25V e 15V são as que possuem maior corrente (espessura do fio utilizado) e as outras são apenas auxiliares. Dessa forma utilizamos as saídas de 25V +25V e 15V juntas para formar a fonte propriamente dita, e as outras com auxiliares para as demais tarefas de funcionamento. Nota-se que são duas saídas com tensões diferentes, prevalecera como referencia a maior; e a saída de 15V auxilia como reforço de corrente, até 15V é claro. A saída de 33V alimentara o rele principal e a de 5V apenas o LED power.
Retificação, filtragem, controle, saída e monitoração. Para retificar a corrente principal formada pelas duas saídas do trafo (25V +25V e 15V) foram utilizados dois métodos diferentes. Para a saída de 25V + 25V utilizou-se dois diodos 1N 5406 para fazer retificação de onda completa, já para os 15V utilizou-se uma ponte retificadora retirada do próprio aparelho SHARP. Após a retificação as duas saídas são unidas para serem filtradas por dois capacitores de 10000 µf cada um e mais um de 100nF. Desse ponto a corrente segue por dois caminhos distintos: 1º alimenta diretamente os coletores dos transistores reguladores de saída, são eles que controlam a tensão que a fonte vai fornecer em cada saída por intermédio de um sinal de ajuste que recebem em suas bases. 2º alimenta o circuito integrado LM 317 que produz o sinal de ajuste que é aplicado nas bases dos transistores reguladores de saída. A corrente entra pelo pino 3 do LM 317, no pino 1 é feito o ajuste com o auxilio do potenciômetro de 5K, o resistor de 330R, o capacitor de 10 µf e o diodo 1N 4148. O sinal de ajuste sai pelo pino 2 e é aplicado diretamente nas bases dos transistores reguladores de saída. Quando o potenciômetro está girado para o lado do integrado, o sinal de ajuste é de 1,25V, pois esta é a tensão mínima de saída do LM 317. Quando o potenciômetro está girado para o lado do GND o sinal de ajuste é de 20,08V determinado pelo valor do resistor de 330R. A tensão disponível nas saídas esta em torno de 0,6V menor que o sinal de ajuste aplicado nas bases dos transistores reguladores, isso se deve a queda te tensão provocada pela junção base emissor dos transistores reguladores que fica em torno de 0,6V. Os transistores reguladores das saídas estão ligados em paralelo entre si, dois por saída. Nota-se um resistor de 0,22Ω por 2W em cada emissor, eles servem para distribuir melhor a corrente pelos dois transistores de modo que ambos conduzam partes iguais da corrente que a carga ligada a fonte exige. Estes transistores se aquecem bastante quando em funcionamento, principalmente quando a carga exige tensões mais baixas (12V ou menos) e correntes mais altas (a cima de 1A). Recomenda-se utilizar ótimos dissipadores de calor e se mesmo assim aquecer muito utilizar ventoinha (o projeto inclui um circuito para acionamento de ventoinha). Dois capacitores, um eletrolítico e um de poliéster fazem o desacoplamento de cada saída, mais um resistor que serve de carga constante para melhorar as condições de leitura da tensão em cada voltímetro. Após os resistores de emissor já é a saída de corrente que vai alimentar a carga. Nestas saídas foram colocados dois voltímetros (um para cada saída) para identificar em que tensão cada saída esta ajustada e também fazer o monitoramento da tensão durante a alimentação da carga. Estes voltímetros foram construídos com miliamperímetros de aparelhos fora de uso, e a calibração feita com base em um multímetro digital. Etapa de proteção Esta fonte é protegida contra curtos circuitos nas saídas ou excesso de corrente. Uma associação de cinco resistores de 0,22Ω por 2W cada esta em serie com o GND geral da corrente que circula pelas duas saídas. Sendo assim toda e qualquer corrente que circular por qualquer uma das duas saídas passara por essa associação. Quando a corrente total das duas saídas ultrapassar um determinado valor, ou for fechado curto circuito em uma das duas saídas surge uma diferença de potencial entre os terminais dessa associação que vai polarizar o transistor NPN no sentido de conduzir e fazer o aterramento da base do transistor que controla a alimentação do rele principal. Quando o transistor controlador do rele principal tem sua base aterrada ele vai ao corte deixando de alimentar o rele principal, este por sua vez abrira seus contatos e a fonte toda desligara.
Teste de campainha de telefone Um importante e útil circuito incorporado a esta fonte, é o que possibilita realizar testes em campainhas de qualquer telefone comum, sem fio, fax ou secretária eletrônica baseando-se no principio de que qualquer um desses aparelhos toca a sua campainha quando recebe uma tensão alternada superior a 30V. Partindo dessa idéia montou-se um inversor de corrente extremamente simples e de baixíssimo custo. Utiliza um transformador de 12 V por 200 ma de modo invertido (o secundário passa a ser o primário e o primário passa a ser o secundário) e dois transistores ligados em configuração darlington, um diodo faz a proteção dos transistores, um LED indica quando o circuito esta em teste e um varistor limita os picos de tensão na saída para o telefone. Um LM 7812 e um transistor associam-se para fazer a fonte para alimentar o circuito deste inversor. Quando se toca com o dedo na base livre da associação, injetam-se múltiplas freqüências captadas pelo corpo humano (geralmente a mais forte é o 60 HZ da rede elétrica) que serve como uma espécie de antena receptora. Essas freqüências fazem a corrente oscilar no primário do transformador e assim produzir pulsos de alta tensão no secundário, esses pulsos são limitados pelo varistor de 75 V 10K e aplicados ao telefone, se tudo estiver correto com o telefone a campainha deve tocar. Nunca atender ao telefone durante o teste, mesmo possuindo baixas correntes este circuito gera picos de alta tensão que podem danificar irreversivelmente o telefone. Muita atenção com fax e secretárias eletrônicas, estes possuem função de auto atendimento (atendem sozinhos quando recebem uma chamada) Os transistores da associação não requerem dissipador, pois a corrente durante o teste é da ordem de 700 ma, mas o teste é rápido e o transistor quase não aquece. Quando o circuito não esta sendo utilizado a corrente é nula. Circuito de ventoinha Caso os transistores reguladores das saídas aqueçam muito durante o funcionamento é necessário montar uma ventoinha para refrigeração. O circuito para tal tarefa esta ilustrado junto ao esquema da fonte, trata-se de uma fonte a parte, retificada, filtrada e regulada especialmente para a ventoinha. O LM 317 neste caso não necessita de transistor regulador de saída, pois ele é capas de oferecer em sua saída 1 A de corrente que é mais que suficiente para alimentar uma ventoinha pequena (para ventoinhas maiores verificara a corrente de consumo e se necessário adaptar um transistor regulador TIP 41 seguindo o esquema das duas saídas de corrente da fonte). É necessário dissipador de calor no LM 317 se o mesmo alimentar diretamente a ventoinha, caso contrario não necessita. Ajustar o trimpot do pino 1 do LM 317 para que a tensão de saída (pino 2) corresponda a tensão da ventoinha (12V mais comum), utilizar o multímetro para esse ajuste. Lista de componentes: 01 fusível - 1,5 A 01 chave liga desliga - qualquer tipo 02 micro-chaves - pressão NA 02 galvanômetros - qualquer tipo retirado de sucata max. 200 ma de fundo 01 bobina dupla - 40 espiras cada, fio 22 AWG 01 transformador - ver texto 01 transformador - 12 V - 200 ma 01 rele - 48 V contatos de 5A 01 ventoinha - 3 V a 12 V
02 capacitores - 47 nf 400 V (poliéster) 01 capacitor - 4,7 uf 100 V (eletrolítico) 01 capacitor - 100 uf 63 V (eletrolítico) 01 capacitor - 10 uf 50 V (eletrolítico) 03 capacitores - 100 nf (cerâmico) 02 capacitores - 10.000 uf 70 V (eletrolítico) 02 capacitores - 220 uf 63 V (eletrolítico) 01 capacitor - 470 uf 25 V (eletrolítico) 04 resistores - 100 K 1/8 W (marrom, preto, amarelo, dourado) 09 resistores - 0,22 homs 2 W (de fio) 01 resistor - 10 K 1/8 W (marrom, preto, laranja, dourado) 01 resistor - 100 homs 1/8 W (marrom, preto, marrom, dourado) 01 resistor - 3,9 K 1/8 W (laranja, branco, vermelho, dourado) 01 resistor - 15 K 1/8 W (marrom, verde, laranja, dourado) 02 resistores - 330 homs 1/8 W (laranja, laranja, marrom, dourado) 03 resistores - 1 K 1/8 W (marrom, preto, vermelho, dourado) 01 resistor - 2,2 K 1/8 W (vermelho, vermelho, vermelho, dourado) 01 resistor - 220 homs 1/8 W (vermelho, vermelho, marrom, dourado) 02 potenciômetros - 5 K linear 02 trimpots - 100 K 01 trimpot - 2,2 K 03 LEDs - qualquer cor tamanho ou forma 06 diodos - 1N 4148 02 diodos - 1N 5406 03 diodos - 1N 4007 02 diodos - RL 2004 ou 1N 4007 01 ponte retificadora - S4VB 5N ou 4 diodos 1N 5406 01 triac - BT 137 02 transistores - 2SD 2012 ou BD 135 01 transistor - BC 548 01 transistor - 2SD 1308 ou BD 135 03 CIs - LM 317 regulador de tensão 04 transistores - 2N 3055 01 transistor - BD 135 Diversos: gabinete, placa de circuito impresso, solda, fios, garras jacaré, botões para potenciômetros, plugs, cabo AC, fio para pontas de prova, parafusos, cola, dissipador de calor(imprescindível), etc..