projeto de fonte de alimentação

projeto de fonte de alimentação

(Parte 1 de 4)

Fonte de Alimentação

Universidade Federal do Espírito Santo Departamento de Engenharia Elétrica

Projeto Eletrônica Básica I

Componentes

Gabriel Rossoni

Gustavo C. Margon

Paulo Roberto S. Vargas

Raphael R. Haddad Rafael L. Silva

Fonte de Alimentação

Universidade Federal do Espírito Santo Departamento de Engenharia Elétrica

Projeto Eletrônica Básica I

Fonte de Alimentação

1. Introdução:

O objetivo do projeto é construir uma fonte C, que possa alimentar cargas de três formas diferentes:

Æ Com uma tensão contínua variável de 5 a 15V, com proteção de curto para 1A. Æ Com uma tensão contínua de 5V e corrente máxima de 2A, com proteção de sobrecorrente. Æ Com uma tensão contínua simétrica de –15V / 0V / +15V sob corrente de 1A.

Vamos utilizar os conhecimentos adquiridos na disciplina de Eletrônica Básica I para nos auxilliar durante a execução do projeto.

O primeiro passo é definir e construir os circuitos que alimentarão as três fontes. Para as fontes 1 e 2, utilizaremos um circuito retificador em ponte cuja entrada será a tensão do secundário do TRAFO. Já a fonte 3, aproveitando o mesmo TRAFO, construiremos um circuito retificador com tomada central, Center Tape.

A seguir, começamos a construir cada fonte, uma em cada placa de circuito impresso, a fim de facilitar a manutenção caso ocorra algum defeito.

Após a construção, e feitos os devidos teste comprovando a eficiência de cada fonte, partimos para a fase de acabamento (estética).

Dentro do gabinete(carcaça) da multi-fonte, cada fonte será colocada de forma que seja fácil a sua remoção para manutenção e a sua recolocação em funcionamento. O vista frontal da multi-fonte pode ser vista na figura mostrada na página seguinte:

Circuitos de alimentação das fontes

2. Escolha do Transformador:

Para uma tensão de saída máxima das fontes de 15V, escolhemos um TRAFO de tensão nominal de 17V (rms) no secundário. Para suprir as três fontes: Fonte variável 5-15V(1A), Fonte fixa 5V(2A) e Fonte simétrica –15 - +15V(1A), escolhemos como corrente nominal do TRAFO 5A.

DADOS DO TRAFO: Æ TRAFO WM - Tensão Nominal: 110/17V – 5 A Æ Tomada Central (Para o retificador Center Tape da fonte simétrica)

3. Circuitos Retificadores:

3.1 - Retificador em ponte de Onda Completa:

Com objetivo de retificar o sinal senoidal de entrada, utilizando quatro diodos montados como na figura abaixo. Os capacitores têm a função de filtrar o sinal de saída da ponte a fim de torná-lo o mais constante possível.

Tensão máxima reversa: 26,5V

Corrente máxima : IDmax = ILmax (1+2Π*(Vmax/(2*ΔV))1/2) = 30.09A Diodos escolhidos:

Æ 4 diodos 1N 4001( disponíveis para compra 1N 4007)

C=1___( 2*Vm -1)
4*RL*f ∆V

CÁLCULO DO CAPACITOR: onde:

C – Capacitância RL – Carga f – Freqüência da rede Vm – Tensão de pico ∆V – Fator de Riple

Como a rede fornece 127V, teremos no secundário do TRAFO um valor de tensão maior que 17V. Os valores medidos mostram uma tensão de cerca de 19,0 V(rms).Adotando como Fator De Riple 2V, temos:

Vm = 26,5V ∆V = 2,65V f = 60 Hz RL= 26,5Ω C= 2987.42uF

Deste modo, escolhemos um capacitor de 4.700uF (valor comercial), que atende às condições de funcionamento do circuito.

Capacitor escolhido: Æ Eletrolítico 4.700uF – 35V

3.2 - Simulação: Forma de onda obtida na saída do retificador em ponte

Time

0s 20ms 40ms 60ms 80ms 100ms 120ms 140ms V(C1:2 )

3.3 - Resultado Medido em Laboratório:

Utilizamos para medição das formas de onda o multímetro MINIPA modelo ET- 1502 e o ociloscópio BK Precision 20MHz modelo 2120.

A forma de onda medida é semelhante à obtida na simulação. A tensão retificada medida está em torno de 26.3V. INSERIR AQUI Como utilizamos uma capacitância maior para o capacitor, temos o Fator de Riple diminuído. No ocisloscópio não foi possível medi-lo, então utilizamos o multímetro e encontramos um FR = 1,5mV.

3.4 - Retificador Center Tape de Onda Completa:

Neste circuito utilizamos um transformador com um primário e dois secundários iguais ligados em série, com o mesmo sentido dos enrolamentos, sendo o ponto de ligação destes dois secundário o Center Tape. Para cada ciclo da tensão primária têm-se tensões secundárias com um sentido levando um dos diodos à condução e o outro ao corte. E assim tem-se circulação de corrente na carga com o mesmo sentido, devido aos dois enrolamentos secundários alternadamente.

CÁLCULOS DOS DIODOS: Tensão máxima reversa: 53 V

Corrente máxima : IDmax=ILmax(1+2Π*(Vmax/(2*ΔV))1/2) = 30.09A

Æ 4 diodos 1N 4001( disponíveis para compra 1N 4007)

CAPACITORES: O cálculo é similar ao da ponte retificadora já calculada. Foram escolhidos dois capacitores de 4.700uF, um para a tomada positiva e outro para a negativa.

Capacitores escolhidos: Æ 2 Eletrolíticos 4.700uF – 35V

3.5 Simulação: Forma de onda obtida na saída do retificador Center Tape:

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