segunda-feira, 15 de julho de 2013

Fonte de Tensão 12V-3A Ajustável e Fixa de 5V


Fonte de tensão ajustavel 12V, projeto
Fonte de Tensão Ajustável e Fixa
Uma fonte de tensão para bancada é sempre muito importante para auxiliar os testes dos circuitos eletrônicos. A fonte que será apresentada a seguir é do tipo linear e possui duas saídas, sendo uma delas com tensão variável de 1,2V a 12V com até 3A e a outra fixa em 5V com 500mA.








Introdução


O projeto da fonte é relativamente simples, pois se baseia nos circuitos integrados de regulação de tensão LM317 e 7805. Informações mais detalhadas sobre esses componentes podem ser encontradas diretamente em suas folhas de dados “datasheet”. A fonte conta com duas saídas de tensão sendo uma ajustável e outra fixa.





Funcionamento da Fonte Regulada


A saída de tensão ajustável varia entre 1,2 a 12V e pode fornecer uma corrente de até 3A, quando a saída fixa não é utilizada, graça ao uso do CI LM317 juntamente com um transistor bypass. O LM317 além de possuir um melhor desempenho em relação aos reguladores fixos, este dispositivo conta com um sistema interno de limitação de corrente e proteção de sobrecarga térmica que permanecem totalmente funcionais mesmo quando o terminal AJUST está desconectado. O transistor bypass não possui uma proteção contra curto circuito sendo necessário o uso de sistema adicional como um fusível por exemplo. A proteção térmica do transistor pode ser feita com o uso do próprio LM317 se instalado no mesmo dissipador de calor. O circuito básico da saída ajustável é apresentado na figura 1

Fonte de tensão variavel 12v 3A
Figura 1 - Saída ajustável de 1,2V a 12V

A tensão fixa é proporcionada pelo CI 7805 e com uma corrente limite de 500mA. A limitação da corrente de 500mA é feita de forma proposital através do resistor R3 para evitar a queima do CI e sendo suficiente para alimentar circuitos de lógica digital . 

O transformador para a fonte deve ser do tipo 12V + 12V por 3A  (transformador 12V com tap central 3A). O circuito completo da fonte é apresentado na figura 2 e 3. A retificação é de onda completa para transformador com derivação central. O diodo 6A10 suporta uma corrente de 6A de condução direta e deve ser utilizado no projeto, entretanto diodos da série 1N5400, que são mais comuns, podem ser associados em paralelo na própria placa para suportar a corrente de condução sem o risco de queimar.

Projeto de fonte de tensão variavel e fixa de potência
Figura 2 - Circuito elétrico da fonte

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Figura 3 - Layout para a fonte de tensão

O download projeto completo da fonte pode ser feito no link:  Projeto Fonte de tensão ajustável 12V e fixa 5V
[Senha: www.eletronicaemcasa.blogspot.com.br]


Montagem da Fonte Regulada


Dissipador de Calor para a Fonte de Tensão

Os CI's e o transistor devem ser acoplados a um dissipador de calor para o bom funcionamento da fonte. O transistor e os reguladores de tensão devem estar acoplados termicamente mas isolados eletricamente de cada um, para isso é necessário a utilização de buchas isolantes nos parafusos e Thermal Pad para os CI's e transistor (figura 4). O Thermal Pad é um membrana condutora de calor e de isolamento elétrico, ela pode ser facilmente encontrada em sucatas juntamente com as buchas isolantes e parafusos (Facilmente encontrada em fontes de computadores). O dissipador de alumínio também pode ser reaproveitado das fonte de computador.

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Figura 4 - Acoplamento térmico dos componentes

Potenciômetro de Ajuste de Tensão

O potenciômetro P1 de 10k Ohms deve ser conectado separadamente a placa através de dois fios (figura 5). A conexão do potenciômetro é do modo reostato que pode ser conferido no post como funciona o potenciômetro.
Projeto de fonte variavel de tensão de potência, eletrônica em casa
Figura 5 -Fonte de Tensão Ajustável e Fixa

Galvanômetro

O circuito final pode ou não contemplar o galvanômetro para a medição da tensão variável de saída (figura 6). Para a utilização do galvanômetro de fundo de escala de 1mA o valor do resistor R5 deve ser 4k7 Ohms e o trim-pot P2 de 10k Ohms sendo este o responsável pelo ajuste do fundo de escala da tensão medida, no nosso caso 12V. Caso o galvanômetro não seja usado os componentes R5 e P2 podem ser suprimidos.

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Figura 6 - Galvanômetro


Caixa de Montagem

A montagem final da fonte pode ser feita em uma caixa plástica para facilitar a sua utilização em bancada de testes. Como sugestão proponho a utilização das caixas Patolas que oferecem vários modelos de gabinetes. O layout do circuito foi projetado para o modelo PB-211 ou PB-215 que devem ser escolhida em função das dimensões do transformador. No meu caso utilizei o modelo PB-211, a montagem final pode ser conferida na figura 7.

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Figura 7 - Montagem Final da Fonte de Tensão Ajustável e Fixa

Lista de componentes


Download da lista de componentes da fonte de tensão ajustável e fixa em pdf : Fonte de tensão.pdf

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Conclusão


Com poucos recursos, criatividade e com componentes de uso geral, que são facilmente encontrados em sucatas, é possível construir uma fonte para bancada de testes que possa atender as necessidades de hobbistas, estudantes e técnicos.




26 comentários:
  1. Com um transformador de 3A, consigo tirar 3A da fonte na tensão máxima? ou preciso de um transformador com um pouco mais de corrente para conseguir tirar 3A na máxima tensão?

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    1. Boa noite amigo,
      Sim, essa vai ser a condição de operação nominal do transformador que o fabricante vai garantir para vc. Ele vai fornecer a corrente nominal com a tensão nominal especificado pelo fabricante...

      Obrigado pela visita !

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  2. Boa Noite Guilherme!
    Estou com um problema no meu projeto do curso: minha fonte tem driver de corrente mas não segura tensão quando está em curto circuito. como resolver?

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    1. Bom dia Douglas,
      Isso não é exatamente um problema, de fato você não iria conseguir manter a mesma tensão de saída após o curto circuito, pois a resistência de curto circuito é muito baixa e a fonte não possui potência suficiente para manter a tensão... Você está usando um drive de corrente justamente para que a corrente não aumente. Lembre-se da lei de Ohms V=R*I , para manter o mesmo V quando a resistência diminui o I tem que aumentar!

      O drive de corrente limita a corrente em um certo valor, como por exemplo, na corrente nominal do transformado para que não ocorra sua queima e dos demais componentes. Assim você impõem um limite de potência a sua fonte evitando danos.

      Ex:
      Se vc projetou sua fonte de 12V com 24W ela deve manter 12V na saída quando uma resistência 6 Ohms (carga de 24W em 12V -> P=V²/R) é conectado em seus terminais. Ou seja sua fonte é projetada para operar, em condições nominais, com 12V a 2A. Se não existir um circuito de proteção ou limitação quando a resistência da carga diminuir muito (curto circuito) pode haver a queima dos componentes da fonte.

      Obrigado pela visita !

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  3. Olá, Guilherme!
    Seu eu quisesse fazer essa fonte simétrica, para a saída ajustável negativa eu usaria o mesmo circuito, apenas usando um LM337 e invertendo a polarização dos capacitores. Minha dúvida é se eu teria que usar um TIP41 (NPN) no lugar do TIP42(PNP).
    Excelente post!

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    1. Bom dia Arthur,
      Sim é isso mesmo! Para fazer a parte simétrica dessa fonte você terá que usar o LM337 e tomar o cuidado de inverter a polaridade dos capacitores. O transistor do circuito de bay-pass também deve ser mudado para o tipo NPN como por exemplo o que você citou TIP41.

      Muito obrigado e boa sorte !

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  4. esta fonte tem como eu testar bateria de relogio, circuito de relogio..

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    1. Boa tarde amigo,
      Pode ser usada para isso sim, pois a parte variável de tensão pode se adaptar aos níveis de tensão dos relógios... Porem um cuidado adicional deve ser tomado para evitar a queima do circuito já que a fonte pode fornecer tensões superiores aos circuitos...

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  5. por favor como ligo o potenciometro, e o diodo 6A10 qual a posicao dele na foto nao da pra ver, ele tem posito e negativo.

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  6. Boa noite Luis,
    O ânodo de cada diodo é ligado do lado da entrada CA. Observe a figura 2 do esquema elétrico para ajudar a orientar o diodo na placa. O ânodo vai estar nos furos mais próximos do conector verde.

    Abraço

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  7. boa noite pra vc tambem. e o potenciometro como eu ligo ele. visto pelo lado de fora. tem que fazer jump nele ou nao na placa sao tres furos.

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  8. O potenciômetro é ligado por dois fios. Na placa tem três furos mas somente dois são necessários. Olhe a placa, você vai perceber que dos três furos, dois já são conectados em comum e o outro não.
    Os dois furos extremos vc deve ligar ao potenciômetro e deixa o furo do meio sem ligação...

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  9. Bom dia Guilherme
    parabéns pelo post.
    eu tenho uma fonte atx usada de computador que eu uso para pequenos projetos da faculdade, então, devido a sua experiência eu gostaria de saber se estas fontes atx tem algum problema com relação a ruídos ou outras coisas que eu desconheço e se o melhor mesmo é construir uma fonte come essa sua?

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    1. Boa noite Duilio e obrigado !

      Essas fontes ATX são boas para projetos especialmente quando eles demanda uma potência relativamente elevada, elas oferecem uma boa alternativa. Porém elas realmente produzem muito Boa noite Duilio e obrigado !

      Essas fontes ATX são boas para projetos, especialmente quando eles demandam uma potência relativamente elevada, pois elas oferecem uma boa alternativa entre custo por watts. Porém elas realmente produzem muito ruído e dependendo da aplicação pode ser inviável sua utilização, por exemplo, em sistemas de comunicação de dados, medição de pequenos sinais e transmissão de dados costuma dar alguns problemas de funcionamento, no entanto essas fontes podem atender o projeto mesmo assim com certos circuitos de filtragem e montagem adequada... Mas quando o sistema for de medição e quando se trata de pequenos sinais da ordem de uV a mV ai já começa a dar muito problema!
      Quando eu vou mexer com algum circuito microprocessado costumo usar essas fontes do tipo lineares mesmo (como a do poste)...

      Obrigado pela visita e por contribuir com o blog ! Curta nossa página no facebook!

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  10. Muito bom o projeto. Acabei de montar e ele está superestavel. E o fusível está protegendo bem... Tive três curtos circuitos, que acabou queimando o fusível, mas deixou os retificadores totalmente seguros e funcionando. Uma coisa interessante é que este transformador meu ele da uma voltarem de quase 14 Volts... E ele é de 12. Estava lendo outro dia, que estes transformadores comerciais dão uma voltagem muito acima do seu padrão. E para fazer uma fonte tal como essa tem que fazer um transformador que deixe uma voltagem um pouco abaixo dos 12 v para poder ter na ponta 12 v correto. No meu caso, ele está dando no final 15 v. Sendo a mesma leitura que estava dando em um circuito de fonte simples retificada

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  11. Mas com esta fonte meus problemas se resolveram. Pois posso regular até a voltagem que eu quero... Independente se esta dando 15 no final... Ou outra coisa.

    Amanhã farei outra bateria de testes. No caso um transmissor meu que já montei.

    Ab. E parabéns pelo projeto.

    Att.

    Jeronimo

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  12. Boa noite Amigo,
    Muito obrigado pelo retorno!! Ficou feliz que deu certo a sua montagem e que ela está lhe servindo bem!
    A sua duvida em relação a tensão de saída do transformador em questão é normal. A tensão de saída do transformador à vazio (sem carga) é realmente normal! Essa tensão é dita como tensão de saída a vazio do transformador. Os valores especificados no transformador corresponde a situação de funcionamento nominal, ou seja, o transformador entregando sua potência nominal a um sistema! Por exemplo se o transformador for de 12V / 24w quer dizer que quando uma carga que consome 24W conectado ao transformador vai drenar uma corrente de 2A e a tensão em seus terminais será de 12V !!

    Obrigado novamente amigo pela contribuição ao blog !

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  13. Posso usar um transformador 12+12V de 2A?

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  14. Posso utilizar um transformador 12 + 12V de 2A?

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  15. Boa noite amigo,
    Sim sem problemas, você pode utilizar esse transformador, porem sua corrente nominal de saída vai ser limitada aos 2A.

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  16. Guilherme Vianna, obrigado por disponibilizar parte do seu conhecimento.
    Fiz a fonte e ficou perfeito.
    ótimo site

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    1. Que bom Sergio !
      Parabéns e o brigado pelo feedback !

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  17. Amigo, boa tarde! vi seu projeto e vi que ela usa o LM317, mas sabemos que ele só suporta até 1.5A. Como poder passar os 3A nele? Fiquei confuso nisso. Grato!

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    1. Boa Tarde Leonardo,
      Não passa 3A no LM317! A corrente total de saída é fornecida pelo LM317, mas também pelo transistor TIP42 que funciona como um by-pass.
      A corrente total é distribuída entre esses dois componentes.

      Obrigado pela visita !

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  18. oie! o (Dowload do projeto) que vc fez não está abrindo, vc poderia me passar pf!!
    gosteiii d+++, estava procurando exatamente essa explicação e procedimentos... :)

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    1. Oi bom dia,
      Eu corrigir o link, o projeto já pode ser baixado.

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