Fonte De Alimentação Simples

Olá a todos. Eu consegui um auto-falante (\o/) e decidi montar um amplificador simples com uns componentes que tenho aqui em casa. Mas, para isso, preciso de uma fonte de alimentação de 12V, com um fornecimento de corrente de, pelo menos, 2,5A. Então decidi aproveitar a minha necessidade e postar aqui o projeto da fonte, para dar continuação ao primeiro post sobre fontes:

http://nerdeletrico.blogspot.com/2012/02/introducao-sobre-fontes-de-alimentacao.html

Vamos lá então! A imagem abaixo mostra o esquema elétrico feito por mim.

Vamos analisar essa fonte, indo da esquerda para a direita. Nos pinos 1 e 2 entram a tensão da saída de um transformador de 12V para até 3A, lembrando que nossa fonte deve fornecer até 2,5A com tranquilidade para o projeto que tenho em mente. Esse transformador consegue fornecer tal corrente com uma folga de 16,6% da capacidade máxima.

A seguir temos 4 diodos 1N5408 formando a ponte retificadora. Tais diodos aguentam uma corrente de condução direta de 3A, segurando uma tensão reversa máxima de 1000V, o que é mais que o suficiente para nosso projeto.

Vindo em seguida temos, no lugar de R1, um NTC. Eu nunca falei dele aqui, então vou comentá-lo brevemente. NTC é a sigla para Negative Temperature Coeficient (Coeficiente de Temperatura Negativo). Ele é um componente que apresenta uma resistência que diminui com o aumento da temperatura. Mas o que ele faz neste circuito? Veja que depois do NTC temos 3 capacitores, cuja capacitância associada totaliza aproximadamente 4400uF (desconsiderei o último capacitor de 100nF). Como os capacitores, no momento da ligação, estarão descarregados, eles se comportarão como um breve curto-circuito. Então, neste momento, a corrente puxada do transformador será muito maior que 3A, podendo estressar o transformador e os diodos. (embora o 1N5408 suporte um surto de corrente não repetitivo de 200A!). Então o NTC funciona da seguinte maneira. Quando o circuito está desligado não circula corrente e o NTC está frio, apresentando uma resistência. Ao ser ligado esse valor de resistência limita a corrente que passa para carregar os capacitores. Após a corrente circular por algum tempo (pouco tempo, na verdade), o NTC esquenta e sua resistência cai bastante, de forma que não altera o funcionamento desse circuito. Resumindo e simplificando, o NTC é um dispositivo que só apresenta resistência na hora da ligação do circuito.

Na sequência temos 2 capacitores eletrolíticos de 2200uF cada para a filtragem. Fazendo uma conta simples eu calculo que, mesmo puxando a capacidade máxima de 3A, tensão de Ripple ficará abaixo de 1V. Ou seja, eu tinha 12Vrms na saída do transformador, o que dá uma tensão de pico de 16,97V. Eu retiro  2,4V (pois segundo o datasheet do diodo 1N5408, essa é a queda de tensão de cada diodo com uma corrente de 3A) sobrando ainda 14,57V. Adicionando um Ripple de 1V nessa tensão, calculamos que a menor tensão que vamos obter será de 13,57V, que ainda é maior que os 12V que precisamos. Mas, no projeto em questão, maior é melhor que menor.

Por fim há um capacitor de 100nF na saída. Sua função é filtrar ruídos de alta frequência que tentem entrar da fonte para o circuito ou ir do circuito para a fonte. Apesar de parecer detalhe, esse capacitor é importante e pode ser encontrado em quase todo projeto de fonte.

Porém ainda devo algumas explicações. Se você ler a postagem de introdução sobre as fontes, você irá ver que entre os capacitores de filtragem e o capacitor de saída existiria uma outra etapa, que é a regulação. Sua função é eliminar por completo a tensão de Ripple. Mas no nosso projeto essa etapa não existe. Por que? Pois a ideia dessa fonte é ligar um amplificador que montarei com o circuito TDA2003. Esse circuito, segundo seu datasheet, pode ser alimentado com tensões entre 8V e 28V. Por isso (creio eu) não iremos precisar de 12V bonitinhos e regulados. Podíamos usar alguma coisa próxima de 12V e que não variasse muito. Como os reguladores integrados "comuns" (família 78XX) só aguentam até 1A, e reguladores discretos com transistores tornariam o projeto desnecessariamente complicado, optei pela simplicidade e fiz um design eletronicamente mais rústico. Se necessário, reprojeto e posto aqui para vocês.

Bom, por hoje é isso. Minha ideia é montar o circuito neste fim de semana e, na metade da semana que vem postar uma foto de como ele ficou e algumas informações adicionais que julgo interessantes. Qualquer dúvida ou sugestão deixem um comentário e se cuidem. Até a próxima e lembrem-se: continuem estudando!

CI Timer 555

   Hoje vou falar sobre o mais simpático circuito integrado da eletrônica: o timer 555. Comentarei um pouco da sua história, sobre suas funções e também traduzirei o seu datasheet, para obtermos informações precisas sobre seu funcionamento.

   O timer 555 é um circuito integrado que encontra uma variedade de aplicações em timers, geradores de pulso e osciladores. Apesar de antigo, continua muito usado. Em 2003 foi estimada uma produção de 1 bilhão de unidades desse componente.

   A ideia do circuito foi proposta em 1970 por Hans R. Camenzind e Jim Ball. Há boatos que o nome 555 deriva da associação de 3 resistores de 5K em série que existem dentro do CI, que dividem a tensão para servir de referência para os comparadores. Agora, sem mais delongas, vamos ao datasheet...

LM555

Timer

Encapsulamentos 8-DIP (Ilustrado abaixo, por ser mais comum)  e 8-SOIC.

Características:

* Capacidade de alta corrente na saída (200mA);

* Ajuste do Duty Cicle;

* Estabilidade de temperatura de 0,005%/°C;

* Temporiza desde microsegundos até horas;

* Tempo de desligamento menor que 2 microsegundos.

Abaixo há a ilustração do seu diagrama de blocos interno:

Aplicações:

* Temporizador de precisão;

* Gerador de pulsos;

* Gerador de Atraso de tempo;

* Timer Sequenciador.

Descrição:

O LM555 é um controlador altamente estável capaz de produzir pulsos precisos. No modo monoestável, o atraso no tempo é controlado por um resistor externo e um capacitor. No modo astável, a frequência e o ciclo duty são precisamente controlados por dois resistores externos e um capacitor.

Valores Máximos Absolutos (considerando a temperatura ambiente de 25°C)

* Tensão de Alimentação: 16V;

* Temperatura de Chumbo (soldagem de 10 segundos): 300°C

* Dissipação de Potência: 600mW;

* Faixa de Temperatura de Operação: de 0°C a 70°C;

* Faixa de Temperatura para Armazenamento: de -65°C até 150°C.

Características Elétricas (Ta = 25°C e Vcc = 5~15V, quando não especificado)

* Tensão de Operação: Min: 4,5 V; Máx: 16 V;

* Corrente de Operação: (p/ Vcc = 5 V) Min: 3 mA; Máx: 6mA; (p/ Vcc = 15 V): Min: 7,5 mA; Max: 15 mA. Em ambos os casos, se considera uma resistência de carga infinita.

* Erro de Temporização (Modo Astável):

- Desvio devido a temperatura: 150 ppm/°C

- Desvio devido a tensão de alimentação: 0,3 %/V

* Tensão de Controle:

- Para Vcc igual a 15 V: Mín: 9  V; Tip: 10 V; Máx:11 V.

- Para Vcc igual a 5 V: Mín: 2,6V; Tip: 3,33 V; Máx: 4 V.

* Tensão de Threshold:

- Para Vcc igual a 15 V: 10 V.

- Para Vcc igual a 5 V: 3,33 V.

* Corrente de Threshold: Tip: 0,1 uA; Máx: 0,25 uA.

* Tensão de Gatilho:

-Com Vcc igual a 15 V: Mín: 4,5 V; Tip: 5 V; Máx: 5,6 V.

-Com Vcc igual a 5 V: Mín: 1,1 V; Tip:1,67 V; Máx: 2,2 V.

* Corrente de Gatilho (com 0 V no Gatilho): Tip: 0,01 uA; Máx: 2 uA.

* Tensão de Reset: Mín: 0,4 V; Tip: 0,7 V; Máx: 1 V.

* Corrente de Reset: Tip: 0,1 mA; Máx: 0,4 mA.

* Tensão de Saída Baixa:

-Com Vcc igual a 15 V: Tip: 0,3 V; Máx: 0,75 V.

-Com Vcc igual a 5 V: Tip: 0,05 V; Máx: 0,35 V.

* Tensão de Saída Alta:

-Com Vcc igual a 15 V: 12,5 V (para Isource = 200 mA) e 13,3 V (para Isource = 100mA).

-Com Vcc igual a 5 V: Entre 2,75 V e 3,3 V (para Isource de 100 mA)

* Tempo de Subida: 100ns.

* Tempo de Descida: 100ns.

* Corrente de Fuga de Descarga: Tip: 20nA; Máx: 100nA.

   Claro que o datasheet contém várias outras informações, mas as que eu considero principais estão aí. Espero ter ajudado quem precisava de informações básicas sobre esse componente e, pra quem quer informações mais detalhadas, ou tiver alguma dúvida quanto a tradução, procure no google o datasheet desse CI, ou deixe um comentário. Então fiquem com aquele abraço e não se esqueçam de continuar estudando muito. Até a próxima. ;)

Introdução sobre Fontes de Alimentação

Olá a todos. Hoje falarei sobre fontes de alimentação, porém, por enquanto, será apenas uma introdução aos aspectos mais básicos desses dispositivos. Falarei o que eles fazem, comentarei sobre os tipos de fontes, enfim, nada muito detalhado. Claro que essa introdução nos guiará futuramente a um maior aprofundamento no tema. Então vamos começar logo...

Praticamente todo o equipamento eletrônico que possuímos possui transistores. Seja uma televisão, rádio, computadores, não importa. Toda a eletrônica moderna está fundamentada na tecnologia dos transistores. E os transistores precisam de uma tensão contínua para operar. Porém é mais barato para as concessionárias de energia transmitir em tensão alternada. Então temos de um lado a tensão alternada da rede e de outro a necessidade de uma tensão contínua. E são as fontes que atam as duas pontas dessa história.

Vamos analisar o diagrama de blocos de uma fonte linear (posteriormente comentarei o que isso significa).

Primeiro vemos que a entrada é tensão AC que pode ser 127V ou 220V, que são as tensões mais comuns. O primeiro passo nesse tipo de fonte é usar um transformador para rebaixar a tensão para valores como 9V, 12V ou 15V, por exemplo.

Após a etapa de transformação usamos a retificação, que pode ser de meia onda com 1 diodo, onda completa com 2 diodos ou onda completa em ponte, que utiliza 4 diodos. Esta etapa transforma a tensão alternada em uma tensão contínua pulsante. Para mais detalhes sobre a etapa de retificação, veja a postagem: "Circuitos Retificadores: Visão Geral".

A próxima etapa, que é a filtragem, transforma a tensão contínua pulsante em uma tensão contínua quase perfeita. Mas essa tensão contínua apresenta, quando a fonte é ligada a uma carga, uma oscilação chamada Tensão de Ripple. Para eliminar esse fator incômodo existe ainda outra etapa...

...Chamada de Regulação. Esta última etapa tem por objetivo eliminar por completo a tensão de oscilação.  É claro que não elimina totalmente, mas remove boa parte. Esta última etapa pode consistir em regulação com diodo zener, com emissor zener, existem também alguns circuitos com transistores e, por último, reguladores em CI, como a família 78XX para tensões positivas e 79XX para tensões negativas.

E esse é o diagrama de blocos de uma fonte de tensão linear simples. É comum adicionar em paralelo com a saída um capacitor de 100nF para filtrar qualquer ruído de alta frequência que possa surgir da fonte para o circuito ou vice-versa. A partir desse diagrama de blocos são construídos os esquemas elétricos, que podem ser bem simples, ou incluir algumas outras particularidades a fonte. Mas, de qualquer forma, o básico de uma fonte está aí. Mais adiante discutirei mais detalhadamente alguns aspectos da fonte e mostrarei alguns esquemas elétricos. Enquanto isso continuem estudando e se cuidem. Até a próxima.

Lâmpada Série

Hoje trago um projeto simples, porém útil: A Lâmpada Série! Mas, antes de construí-la, vamos ver o que ela é e o que ela faz.

A Lâmpada Série é, basicamente, uma lâmpada colocada em série entre a rede e o equipamento que ligaremos. O efeito causado por essa ligação é o fato de a corrente de curto circuito se tornar igual a corrente nominal da lâmpada, que para uma lâmpada de 60W para uma rede de 220V equivale a 272,7mA. Mas para que isso serve?

Imagine um circuito que possui na sua entrada um fusível (na verdade, não é preciso muita imaginação, pois muitos possuem de fato). Então, dentro de um circuito um componente estraga, acaba fechando um curto e o fusível queima. Então você recebe o equipamento com um fusível queimado e uma reclamação: parou de funcionar! :(

Você localiza o que você acredita ter sido o problema. Troca o componente, repõe um fusível e liga na tomada. E se você tiver trocado o componente errado? Então ainda haveria um curto no circuito e você queimaria outro fusível. Já com uma lâmpada série disponível, o fusível não queimará (desde que ele aguente a corrente nominal da lâmpada). Então a lâmpada série economiza fusíveis e alguns sustos. Então ele funciona como um detector de curto-circuitos e um limitador de corrente. Porém a detecção é feita "de olho". Você tem que "decorar" o brilho máximo da lâmpada, que é o indicador de curto.

Abaixo está a imagem do esquema elétrico da Lâmpada Série:

Aqui está uma imagem de uma lâmpada série montada, com a saída curto-circuitada:

As dicas dadas para a montagem é o uso de lâmpadas de 40W ou 60W. Podem ser usadas até lâmpadas de 100W, porém elas permitem uma corrente mais alta. Lâmpadas abaixo de 40W não são aconselhadas, pela corrente extremamente limitada que permitem.

Bem, a minha montagem da lâmpada série foi feita num suporte de papelão [:(] e como eu não tinha uma tomada os fios ainda estão soltos [:(], mas, enfim, uma lâmpada série é uma lâmpada série. E por ser um instrumento útil eu encorajo a fazerem uma. Porém, tenham aquele cuidado de sempre na montagem, pois a  eletricidade pode ser fatal, e era isso. Agora é só aproveitar esse instrumento caseiro de importância incalculável para todos os amantes da eletricidade. Um abraço e até a próxima.