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sábado, 26 de junho de 2021

Fonte Simétrica Regulável 1.25V à 47V 6 Amperes com Proteção contra Curto-Circuito + PCI

Fig. 1 - PCI Fonte Simétrica Regulável 1.25V à 47V 6 Amperes com Proteção contra Curto-Circuito

Olá a Todos!!!

No post de hoje, montaremos uma Fonte Simétrica Regulável, que pode variar sua tensão de saída entre 1.25V até 47VBaseado no Circuito Integrado Regulador de tensão Linear LM317HV para tensão positiva e o LM337HV para tensão negativa, que em conjunto com transistores transistores NPN TIP 35C e o transistor PNP TIP36C, entregarão uma corrente de 6 Amperes, em cada saída.   

Introdução

A fonte desse projeto trabalha com os reguladores de tensão LM317HV e o LM337HV, que são reguladores de tensão complementares de 1.5A, e com tensão que variam entre 1.25V à 47V, que trabalhando em conjunto complementarmente, podem nos fornecer tensões positivas e negativas variáveis, o que nos proporciona a possibilidade de fazermos uma fonte simétrica com todas as proteções que um Regulador LM317 e LM337 teem. 

No entanto para quem planeja fazer uma fonte ajustável de bancada, precisa mais que 1.5A que esses reguladores fornecem, foi então que implementamos um booster com os transistores complementares de potência TIP35 e TIP36., trazendo a possibilidade de uma tensão variável com uma ótima corrente de 6 Amperes

Mais ainda assim, ficaríamos com uma fonte boa com tensão variável entre 1.25V à 47V, com corrente de 6A mas sem proteção contra curto circuito. 

Pensando nisso implementamos um par de transistores complementares, em conjunto com um resistor Shunt, que terá a função de cortar a tensão caso haja um curto circuito na saída da fonte, tornando uma fonte completa para bancada.

O Regulador de Tensão LM137HV / LM337HV

Os reguladores LM137HV ou LM337HV são reguladores de alta tensão negativa de 3 terminais ajustáveis, capazes de fornecer mais de -1,5A em uma faixa de tensão de saída de - 1,2V a - 47V

Lembrando que estamos falando dos LM137 e LM337 com a sigla final HV, que significa High Voltage (Alta Voltagem).
 
Esses reguladores são excepcionalmente fáceis de aplicar, exigindo apenas 2 resistores externos para definir a tensão de saída e 1 capacitor de saída para compensação de frequência. Além disso, a série LM137HV apresenta limitação de corrente interna, desligamento térmico e compensação de área segura, tornando-os virtualmente à prova de explosão contra sobrecargas.

Eles teem uma ampla variedade de aplicações, incluindo regulagem local na placa, regulagem de tensão de saída programável ou regulagem de corrente de precisão. 

O Regulador de Tensão LM117HV / LM317HV 

Os reguladores LM117HV ou LM317HV são reguladores de alta tensão Positiva de 3 terminais ajustáveis, capazes de fornecer 1,5 A em uma faixa de tensão de saída de 1.25V a 57V
Lembrando que estamos falando dos LM117 e LM317 com a sigla final HV, que significa High Voltage (Alta Voltagem).
Os reguladores são excepcionalmente fáceis de aplicar, exigindo apenas 2 resistores externos para definir a tensão de saída. 

A limitação de corrente interna e a limitação de energia, juntamente com a limitação térmica, evitam danos devido a sobrecargas ou curtos-circuitos, mesmo se os reguladores não estiverem presos a um dissipador de calor.

Os Transistores de Potência TIP35C e TIP36C

O TIP35C é um transistor Mospec de Alta Potência, do tipo NPN, com capacidade de corrente de coletor de 25A contínuos, fazendo assim o transistor perfeito para esse projeto, com Vce e Vbe, Tensão de Coletor Emissor, e Tensão de Coletor Base, de 100V, vale lembrar que essas configurações referem-se ao TIP35C.

Existe o TIP35 = 40V, o TIP35A = 60V, o TIP35B = 80V e o TIP35C = 100V, então para esse projeto podemos utilizar para maior eficiência, os TIP35C e TIP36C.

O TIP36C é um transistor Mospec de Alta Potência, do Tipo PNP, os demais parâmetros são exatamente "Levando conta que ele é um PNP" iguais, já que eles são complementares.

Como o Circuito Funciona

Após a retificação e filtro que são os primeiros processos básico do circuito, a tensão total vinda do Trafo e sendo retificada entre pelo primeiro bloco inicial que é a de controle de tensão, essa controlada pelo Circuito Integrado LM317 e em espelho "Mesma função, só que de forma negativa". 

O resistor R1 e R2 de 0,12 ohms são resistores que teem a função de Sensor de Carga, recebem a corrente que flui através do circuito, e enquanto essa corrente não atinge a corrente calculada em cima dos resistores R1 e R2, o circuito se comporta como um regulador de tensão normal, pois para pequenas correntes "calculada", não ha queda de tensão no resistor Sensor de Carga, sendo assim o Transistores Boosters TIP36C e TIP35C não são ativados.

Se ha uma aumento de corrente no circuito, a tensão no resistor R1 aumenta, e se essa tensão atingir aproximadamente 0,6V "tensão de corte do transistor", a etapa de potência é ativada e a corrente fluirá através deles.

O Circuito de Proteção

O circuito de proteção contra curto circuito na saída, é formada pelos transistores; Q1 BD140 PNP e o Q2 BD139 NPN, cada um para uma polarização de saída da fonte. 

Eles fazem o controle da corrente máxima "Calculada" que está fixada em 6 Amperes, e em conjunto com os resistores R3 e R4 de 0,12 ohms ambos, funcionam como resistor sensor de corrente, que serve para polarizar os transistores Q1 e Q2, e que dependendo do valor determinado, ele irá delimitar a corrente de saída de todo o circuito seguindo uma simples fórmula da Lei de Ohms, que serve para estipular essa corrente de delimitação.

Formula 1° Lei de Ohm

A 1ª lei de Ohm determina que a diferença de potencial entre dois pontos de um resistor, é proporcional à corrente elétrica estabelecida nele, e a razão entre o potencial elétrico e a corrente elétrica é sempre constante para resistores ôhmicos. A formula é dada por: V = R * I

  • – Tensão ou Potencial Elétrico
  • R – Resistência Elétrica
  • – Corrente Elétrica

Dotado do conhecimento da lei de ohms, podemos agora calcularmos os valores dos resistores Sensor de Carga, que ativa a etapa de potência, e os resistores de polarização dos transistores de proteção, que é o circuito de proteção contra Curto Circuito.

Calculo Resistor de Carga

Em primeiro lugar, temos que saber a corrente do Regulador de tensão LM317, que segundo o datasheet é de 1.5 amperes.

  • LM317HV & LM337HV = 1.5A

Vamos calcular o R1, sabendo-se que o mesmo calculo é feito para o R2. Sabemos que a Lei de ohms nos fornece a seguinte expressão:

  • V = R * I

V =  A tensão de corte dos transistores Q3 & Q4, que segue o mesmo princípio para o conjunto Q5 & Q6, é de 0.6V "Que é a região de corte do Transistor". Vamos chamar Q3 & Q4 de Qeq.

I = É a corrente do CI1 regulador, vamos colocar a corrente de trabalho do CI1 em 300mA, que é igual a 0,300A, com essa corrente não precisaremos colocar dissipador no mesmo.

Então:

  • R1 = Vbe_Qeq / I_CI1
  • R1 = 0,6V / 0,300A
  • R1 = 2 ohms

Calculo Resistor do Circuito Proteção

Do mesmo modo, temos que saber a corrente total da fonte escolhida para que haja um corte nessa região. A nossa fonte é para 6 Amperes.

  • Fonte6A

Vamos calcular o R3, sabendo-se que o mesmo calculo é feito para o R4. Sabemos que a Lei de ohms nos fornece a seguinte expressão:

  • V = R * I

V =  A tensão de corte do transistor Q1, que segue o mesmo princípio para o transistor Q2, é de 0.6V "Que é a região de corte do Transistor".

I = É a corrente total da Fonte, que é 6A.

Então:

  • R1 = Vbe_Q1 / I_Fonte
  • R1 = 0,6V / 6A
  • R1 0,1 ohms

Corrente dos Transistores de Potência

  • Q3 + Q4 = 25A + 25A = 50A
OBS.: Lembrando que a potência dos transistores TIP36Cé de 125W,  isso significa que ele trabalha com corrente de 25A à 5V, lembra da fórmula acima, P=V*I;  
P = 5V * 25A = 125W.

Para esse circuito com tensão máxima de 47V, e os transistores com potência máxima de 125W,  ficamos assim:
Pmax = V * I:
Imax = P / V => Imax = 125W / 47V => Imax =  2.66A
Como são dois transistores em conjunto Imax = 5.32A

Por isso nosso circuito trabalha com dois transistores TIP36C para conseguirmos 6 Amperes na saída.

Na figura 2 temos o diagrama esquemático do circuito fonte ajustável com proteção contra curto-circuito, para que nos acompanha já conhece muito bem esse circuito, o que diferença é justamente a implantação da simetria do circuito e o circuito de proteção, como podemos ver abaixo.
Fig. 2 - Fonte Simétrica Regulável 1.25V à 47V 6 Amperes com Proteção contra Curto-Circuito

O Transformador

O transformador deve ser simétrico, ou seja: "3 Fios". O transformador deve ser capaz de fornecer no mínimo 6A na saída. A tensão do primário, "tensão de entrada" será diacordo com a tensão da sua região; 110V ou 220Vac. O secundário, "a tensão de saída" deve ser de 36 - 0V - 36 Vac

Lista de Material

  • CI1, CI2 ................... Regulador de Tensão LM317HV
  • Q1 ............................ Transistor PNP BD140
  • Q2 ............................ Transistor NPN BD139
  • Q3, Q4 ..................... Transistor de Potência PNP TIP36C
  • Q5, Q6 ..................... Transistor de Potência NPN TIP35C
  • D1 ............................ Ponte Retificadora 50A - KBPC5010
  • D2, D3 ..................... Diodo retificador 1N4007
  • R1, R2  ..................... Resistor 2W / 2Ω
  • R3, R4 ...................... Resistor 5W / 0.1Ω
  • R5, R6 ...................... Resistor 1/8W / 5KΩ
  • R7, R8 ...................... Resistor 1/8W / 120Ω
  • R9, R10, R11, R12 ... Resistor 5W / 0.1Ω
  • C1, C2 ...................... Capacitor eletrolítico 10uF - 63V
  • C3, C4 ...................... Capacitor eletrolítico 1000uF - 63V
  • C5, C6 ...................... Capacitor eletrolítico 5.600uF - 63V 
  • RV1 .......................... Potenciômetro 5KΩ
  • P1, P2 ....................... Conector 3 terminal parafusado 5mm 3 Pinos
  • Outros ...................... Fios, Soldas, pcb, etc.
Estamos dispondo para Download os materiais necessários para quem deseja montar com a PCI - Placa de Circuito Impresso, os arquivos em PNG, PDF e arquivos GERBER para quem deseja enviar para impressão.

Download:


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segunda-feira, 15 de fevereiro de 2021

Fonte Ajustável 1,2V à 37V, 6A, com Proteção Contra Curto-Circuito com LM317 e TIP36 + PCI

Fig. 1 - PCB Fonte Ajustável 1,2V à 37V, 6A, com Proteção Contra Curto-Circuito com LM317 e TIP36

Olá a Todos!!!

Já faz algum tempo que venho postando aqui em nosso site, algumas projetos interessantes de fontes variáveis, utilizando os velhos e conhecidos LM317, e os LM350, que são os mais básicos, e fáceis de ser encontrados nas lojas de eletrônica, no entanto eles fornecem: LM317 = 1.5A e o LM350 = 3A, foi então que passamos a incrementar aos circuitos os drivers booster, que são circuitos auxiliares feitos com transistores de potência para aumentar a corrente de saída da fonte... 

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No entanto, gerou-se um problema que alguns dos nossos inscritos, tanto aqui do nosso Site, como em nosso canal do YOUTUBE, alegaram: "E se eu tiver um curto na saída, irei estourar os transistores???" 

E a resposta foi, SIM, "claro que podemos colocar um fusível com corrente inferior a suportada pelos transistores, mas, aí teria que está trocando o fusível, e isso não é muito prático", como sabemos, esses circuitos quando colocamos circuitos Booster, eles perdem a proteção contra curto-circuito, já que a corrente fluirá através do transistor de potência, sendo assim, muitos procuravam outros projetos, que temos aqui em nosso site, como também, recebemos muitas sugestões dos nossos inscritos, para que se colocasse um circuito de proteção... 

Como sempre escutamos a opinião e solicitações dos nossos Inscritos... Faremos no post de hoje uma Fonte Ajustável com Proteção Contra Curto-Circuito com LM317

O Circuito

O circuito eletrônico segue à princípio, o mesmo contexto de outros circuitos já descrito aqui em nosso Site, são tipicamente circuitos estabilizador de tensão positiva ajustável de três terminais com o LM317, com uma incrementação do circuito Booster, utilizando o TIP36C, que é um transistor de potência de baixo custo, o diferencial é a implementação de um circuito protetor contra curto-circuito, utilizando o transistor PNP BD140.   

Como o Circuito Funciona

O resistor R1, que é um resistor Sensor de Carga, recebe uma pequena corrente que flui através dele, e enquanto a corrente no circuito de saída, não atinge uma determinada corrente calculada em cima do R1, o circuito se comporta como um regulador de tensão normal, pois para pequenas correntes "calculada", não ha queda de tensão no resistor Sensor de Carga, sendo assim o Transistores Boosters TIP36C não dispara.

Se ha uma aumento de corrente no circuito, a tensão no resistor R1 aumenta, e se essa tensão atingir aproximadamente 0,6V "tensão de corte do transistor", o transistor de potência é acionado e a corrente fluirá através deles, e o limite será dado pela corrente máxima suportada pelos transistores de Potência.

No entanto implementamos um circuito de proteção de corrente, que consiste em um circuito dotado de um transistor BD140com um resistor que funciona como resistor sensor de corrente, que serve para polarizar o transistor, e que dependendo do valor determinado, ele irá delimitar a corrente de saída de todo o circuito seguindo uma simples fórmula da Lei de Ohms, que serve para estipular essa corrente de delimitação.

Formula 1° Lei de Ohm

A 1ª lei de Ohm determina que a diferença de potencial entre dois pontos de um resistor, é proporcional à corrente elétrica estabelecida nele, e a razão entre o potencial elétrico e a corrente elétrica é sempre constante para resistores ôhmicos. A formula é dada por: V = R * I

  • – Tensão ou Potencial Elétrico
  • R – Resistência Elétrica
  • – Corrente Elétrica
Dotado do conhecimento da lei de ohms, podemos agora calcularmos os valores dos resistores Sensor de Carga, que ativa a etapa de potência, e os resistores de polarização dos transistores de proteção, que é o circuito de proteção contra Curto Circuito.

Calculo Resistor de Carga

Em primeiro lugar, temos que saber a corrente do Regulador de tensão LM317que segundo o datasheet é de 1.5 amperes.

  • LM317 1.5A

Vamos calcular o R1, sabemos que a Lei de ohms nos fornece a seguinte expressão:

  • V = R * I

V =  A tensão de corte do transistor Q2 & Q3 TIP36C, é de 0.6V "Que é a região de corte do Transistor". Vamos chamar o Q2 e Q3 de Qeq

I = É a corrente do CI1 reguladorvamos colocar a corrente de trabalho do CI1 em 600mA, que é igual a 0,600A, essa corrente é suficiente para que o CI trabalhe com folga, sem preocupações.

Então:

  • R1 = Vbe_Qeq / I_CI1
  • R1 = 0,6V / 0,600A
  • R1 1 ohms

Calculo Resistor do Circuito Proteção

Do mesmo modo, temos que saber a corrente total da fonte escolhida para que haja um corte nessa região. A nossa fonte é para 6 Amperes.

  • Fonte = 6A

Vamos calcular o R2. Sabemos que a Lei de ohms nos fornece a seguinte expressão:

  • V = R * I

V =  A tensão de corte do transistor Q1 é de 0.6V "Que é a região de corte do Transistor".

I = É a corrente total da Fonte, que é 6A.

Então:

  • R1 = Vbe_Q1 / I_Fonte
  • R1 = 0,6V / 6A
  • R1 0,1 ohms

Corrente dos Transistores de Potência

  • Q2 + Q3 = 25A + 25A = 50A
No entanto a potência dos transistores TIP36Cé de 125W,  isso significa que ele trabalha com corrente de 25A à 5V, lembra da fórmula acima, P=V*I;  
P = 5V * 25A = 125W.

Para esse circuito com tensão máxima de 37V, e os transistores com potência máxima de 125W,  ficamos assim:
Pmax = V * I:
Imax = P / V => Imax = 125W / 37V => Imax =  3.37A
Como são dois transistores em conjunto Imax = 6.74A

Por isso nosso circuito trabalha com dois transistores TIP36C para conseguirmos 6 Amperes na saída.

Na figura 2 temos o diagrama esquemático do circuito fonte ajustável com proteção contra curto-circuito, para que nos acompanha já conhece muito bem esse circuito, o que diferença é justamente a implantação do circuito de proteção, como podemos ver abaixo.

Fig. 2 - Diagrama esquemático Circuito fonte Ajustável com proteção contra curto-circuito

Lista de Material

  • CI1 ------------- Regulador de Tensão LM317
  • Q1 ------------- Transistor PNP BD140
  • Q2, Q3 -------- Transistor de Potência PNP TIP36C
  • D1 -------------- Ponte Retificadora 50A - KBPC5010
  • D2, D3 --------- Diodo retificador 1N4007
  • R1 -------------- Resistor 2W / 1Ω
  • R2, R4, R5 ---- Resistor 5W / 0.1Ω
  • R3 -------------- Resistor 1/4W / 220Ω
  • C1 -------------- Capacitor eletrolítico 5.600uF - 50V 
  • C2, C3 --------- Capacitor Poliéster/Cerâmico 0.1uF ou 100nF 
  • RV1------------- Potenciômetro 5KΩ
  • P1, P2 --------- Conector tipo terminal parafusado 5mm 2 Pinos
  • Outros --------- Fios, Soldas, bateria, placa de circuit impresso, etc.
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domingo, 4 de outubro de 2020

Fonte Ajustável 1.2 à 37V - 7A com proteção de curto-circuito com CI LM723 + PCI

Fig. 1 - Fonte Ajustável 1.2 à 37V - 7A com proteção de curto-circuito com CI LM723

Olá a Todos!

No post de hoje, iremos montar uma fonte para bancada regulável com uma tensão que varia entre 1.2 à 37V Corrente Contínua, com proteção contra curto-circuito, um circuito simples utilizando o velho e versátil Circuito Integrado LM723, que é perfeito para ser utilizado em bancada, já que constantemente estamos executando projetos que em muitas vezes acontecem interpéries não esperada e que ocasionam geralmente a queima da fonte quando não se tem proteção.
O diagrama esquemático da Fonte Ajustável está disposto na Figura 2 logo abaixo, como podemos ver, o circuito projetado, tem a sua entrada de 27V CA, ou seja vindo direto de um transformador, que tem suas especificações da entrada de tensão "Primário" de acordo com sua rede elétrica, 220V ou 110V, e sua saída "Secundário", de 27V CA, que quando passar pelo circuito de retificação e filtro, a tensão será elevada para próximo dos 40V

Fig. 2 - Fonte Ajustável 1.2 à 37V - 7A com proteção de curto-circuito com CI LM723

Seguimos a fórmula básica para se calcular essa tensão após o filtro, que é .
Formula: 
Vca * √2 = Vcc

Vca - Tensão de entrada - Corrente Alternada
√2 = 1.414 - é da fórmula
Vcc = Tensão de saída - Corrente Contínua

Que no nosso caso fica assim:
Vca = 27V

27 * 1.414 = 38.18V

Isso na teoria, o que acontece que na prática pode variar um pouco, pois não só depende dos cálculos, mas também da precisão dos componentes, desgastes, tolerâncias e etc... mas  os valores sempre estão bem próximos.

A corrente do transformador deve ser no mínimo de 7A. A retificação e filtro já está integrada no própria circuito, que provém de uma ponte D1 KBPC5010 que é uma ponte de diodos para 50A, você pode está utilizando outro tipo de ponte, no entanto fique atento que no mínimo a ponte de diodos tenha o dobro da corrente do circuito ou seja, ao menos entre 15 á 20A para não have aquecimento do mesmo.
Devemos também estar certo de utilizarmos um dissipador de calor nos dois transistores de potência TIP35C.

Características da Fonte

  • Proteção contra sobrecargas
  • Proteção contra Curto-circuito
  • Alta Corrente de Saída: 7A
  • Tensão de ondulação de saída: ~ 0,5 mV
  • Tensão de saída: ajustável de 1.2 a 37V
  • Tensão de entrada: 27Vca

Lista de componentes

U1 --------- Circuito Integrado LM723
Q1 --------- Transistor NPN BD139
Q2, Q3 ---- Transistor NPN TIP35C
D1 --------- Ponte de Diodo KBPC5010
LED1 ----- Led 3mm de uso geral
R1 --------- Resistor 8.2KΩ 1/8w 
R2 --------- Resistor 2.2KΩ 1/8w 
R3 --------- Resistor 560Ω 1/8w  
R4 --------- Resistor 3.9KΩ 1/8w
R5 --------- Resistor 15KΩ 1/8w
R6 --------- Resistor 0.15Ω 10W
R7, R8 ---- Resistor 0.15Ω 5W
C1 --------- Capacitor Eletrolítico 4.700µF 50V
C2, C3 ---- Capacitor de Cerâmico/Poliéster 1nF
C4 --------- Capacitor Eletrolítico 1000µF 50V
POT1 ----- Potenciômetro 5KΩ
P1, P2 ---- Terminal tipo Bloco Parafusado soldável 2-Pinos, 5 mm
Outros ---- PCI, Fios, Solda, Caixa, Knob Radiador de Calor, etc.

O layout da Placa de Circuito Impresso está disposto logo abaixo na Figura 3, e estamos dispondo todos os arquivos necessários para você poder imprimir a sua PCI, com os arquivos GERBER, Layout em PDF, PNG, tudo com um link direto para você poder baixar e montar o seu.
Fig. 3 -  Layout da placa Circuito Impresso 3D

Download

Link Direto: Arquivos PNG, PDF, GERBER

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quarta-feira, 17 de junho de 2020

Fonte Estabilizada 13.8V Alta Corrente 30 Amperes + PCI

Fig. 1 - Fonte Estabilizada 13.8V Alta Corrente 30 Amperes + PCI

Olá a Todos!!!

No post de hoje, iremos montar uma excelente fonte de alimentação estabilizada com 13.8V e com alta corrente, 30 Amperes, essa fonte é bem estabilizada e serve para uma grande quantidade de projetos tais como: Fonte de alimentação para Rádio Amadores, que necessitam de uma alta corrente e ótima estabilização para funcionar bem, serve para carregar baterias, devido a sua tensão de 13.8V que é uma tensão bastante eficaz no carregamento de baterias, para alimentação de som automotivo, e etc. 

Em fim serve para inúmeros tipos de projetos, e sem contar que a sua montagem é de fácil construção, utilizando componentes discretos de fácil aquisição. 
Na figura 2 exibimos o diagrama esquemático para ser seguido, com a disposição dos componentes e suas configurações.
Fig 2 - Fonte Estabilizada 13.8V Alta Corrente 30 Amperes + PCI

Lista de Componentes

CI_1 ------------ Regulador de Tensão Linear LM7812
Q1, Q2, Q3 ---- Transistor de Potência PNP TIP36C
D1, D2, D3 ---- Diodos de Cilício 1N4007
D4 -------------- Ponte retificadora KBPC5010 - 100V, 50A
LED1 ---------- Diodo Emissor de Luz - LED 3mm ou 5mm "Led de uso geral"
R1, R2, R3 ---- Resistor de Potência 0.1Ω 5W  (marrom, preto, prata, ouro)
R4 -------------- Resistor 100Ω 1/4W  (marrom, preto, marrom)
R5 -------------- Resistor 1.2KΩ 1/4W  (marrom, vermelho, vermelho)
C1 -------------- Capacitor Eletrolítico  47000uF / 35V
C2 -------------- Capacitor Eletrolítico  100uF / 35V
C3 -------------- Capacitor Eletrolítico  470uF / 35V
C4 -------------- Capacitor Poliéster / Cerâmico 0.1uF ou 100nF
J1, J2 ----------- Terminal Kre Block Borne Conector Duplo 2 Vias
Diversos ------- Placa Circuito Impresso, estanho, fios, etc.

O transformador

O transformador deve ter a capacidade de fornecimento de no mínimo 30 Amperes, isso levando em conta que você queira utilizar esse circuito para 30A, você poderá estar utilizando uma transformador com uma capacidade menor que não irá prejudicar o circuito.

Só deixando claro, que se for colocado um transformador com uma corrente menor, por exemplo 10A, na saída terás no máximo 10A, digo no máximo porque, sabemos que ha perdas por dissipação, conversão etc., mas, funcionará, a tensão do transformador devera ser no mínimo de 12Vca, e no máximo de 18Vca, isso para um funcionamento mais eficaz, e para quem vai manter essa fonte em funcionamento constante, é aconselhável adotar mais transistores, para distribuição de corrente. 

Devemos também ficar atento ao dissipador de calor, ele deve ter uma área ao menos de 15x 20cm para uma boa dissipação.

Download:

Estamos dispondo para Download o link com os arquivos para impressão da placa de circuito impresso, são eles: Gerber, PDF layout, webp, tudo isso com link direto para o Mega.
Fig 3 - PCI Fonte Estabilizada 13.8V Alta Corrente 30 Amperes

Link Direto para baixar

Click Aqui:  Arquivos, Layout PCB, PDF, GERBER

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terça-feira, 26 de maio de 2020

Projeto Super Fonte 1.25V à 130V e 0.2 à 5 Amperes com CI LM723 + PCI - 1° Parte

Projeto Super Fonte 1.25V à 130V e 0.2 à 5 Amperes com CI LM723 + PCI - 1° Parte

Olá a Todos!!!

Fig. 1 - Projeto Fonte Alimentação variável 130V 5A FVML
No Post de hoje, iremos dar início a um projeto fantástico de uma Fonte de Alimentação para Bancada, que tem a capacidade de fornecer uma tensão ajustável entre 1.25 à 130V DC, com uma corrente que varia entre alguns miliamperes à 5 Amperes. Iremos utilizar o velho e conhecido LM723 ou uA723 em configuração Floating Regulator, que em uma tradução livre, seria; Regulador Flutuante.
Mas, para entendermos o significado de Regulador Flutuante, temos primeiro que conhecer o LM723.

O LM723 é um regulador de tensão de alta precisão programável, montado em encapsulamento plástica dupla em linha de 14 derivações. O circuito fornece limitação de corrente interna. Quando a corrente de saída exceder 150 mA, um elemento externo NPN ou PNP pode ser usado. São feitas provisões para limitação de corrente ajustável e desligamento remoto. O diagrama de bloco esquemático do Circuito Integrado está descrito na figura 2 abaixo.
Fig. 2 - Diagrama de bloco Circuito Integrado LM723

Como é de conhecimento da maioria, os circuitos reguladores de tensão variáveis, em geral só conseguem variar sua tensão de saída com valores entre 1.25 à 37v, com exceção de alguns reguladores especiais, que variam sua tensão a mais que o padrão, aqui mesmo no nosso site FVML, temos alguns circuitos com reguladores especiais, é só você seguir a Tag lateral em fonte de alimentação. 
No caso do LM723 não é diferente,  a tensão de entrada tem um limite de até 40V, e sua tensão de variação fica entre 2V à 37V na saída. 
Mas... para conseguirmos variar uma tensão de alimentação maior que os 37V? Para isso utilizaremos a configuração do tipo Floating Regulator, isso significa que é feita a alimentação do Circuito Integrado com uma fonte, e a alimentação da saída regulável com outra fonte, e é aí onde acontece a mágica, uma tensão independente da tensão que alimenta o Circuito Integrado, ficando assim, com uma alta tensão independente regulada na saída.

O diagrama esquemático do nosso Projeto, foi baseado no Datasheet do fabricante, Texas Instruments, com algumas pequenas modificações. O circuito sugerido pelo fabricante é o que mostrado na figura 3 abaixo. Ele não oferta nenhum controle de corrente ajustável, o que se tem é o circuito de proteção contra curto, ou alta corrente, formado pelo resistor R5 de 1 ohms.
Fig. 3 - Diagrama Esquemático Fonte Alimentação Floating com LM723

E o que fizemos foi algumas alterações no circuito para adequar as nossas necessidade, e a primeira foi estudar uma maneira de fazer com que tivéssemos um controle de corrente na saída, adicionando um potenciômetro Linear em conjunto com um resistor para executar essa tarefa, também não estamos utilizando o diodo Zener, pois a fonte que estamos utilizando é independente e estabilizada, "estamos utilizando uma de notebook", fizemos umas alterações nos resistores divisores de tensão para chegarmos a um valor que precisaremos, também separamos a fonte de alimentação, no circuito apresentado no datasheet, no datasheet existe uma única fonte de alimentação, preferimos separá-los, devido a alta tensão que estamos trabalhando, teríamos que modificar o resistor "R5 de 200R"  e colocar um com maior capacidade, e obviamente ele estaria consumindo toda tensão limitado pelo diodo Zener, e isso significa que o resistor teria que ter uma boa potência, para alimentar o circuito, e consumiria uma corrente contínua sem mesmo você está usando a fonte. Na figura 4 podemos ver o circuito com as alterações que fizemos.
Fig. 4 - Projeto Super Fonte Alimentação 130V  5A com LM723

Adicionamos uma etapa de potência seguido de um transistor drive (BD139) e dois transistores de potência (2SC5200), isso para poder suportar a corrente de 5 Amperes,  Executamos primeiro a montagem em uma Protoboard, testamos, e os resultados foram satisfatórios, só será necessário recalcularmos o controle de corrente, é necessário que ele seja mais preciso iniciando, como sugere a descrição do título do nosso Post, 0,2 à 5 Amperes, esses testes estão disponível no vídeo que fizemos em nosso canal no YouTube, você pode está visualizando no final desse Post. 

Lista de Materiais

CI_1 ------------------------ Circuito Integrado LM723
Q1 --------------------------- Transistor NPN BD139
Q2, Q3 ---------------------- Transistores NPN 2SC5200
R1 --------------------------- Resistor 1/4W 1.5KΩ (marrom, verde, vermelho)
R2 --------------------------- Resistor de 1/4W 15KΩ (marrom, verde, laranja)
R3, R4 --------------------- Resistor e 1/4W 2.2kΩ  (vermelho, vermelho, vermelho)
R5 --------------------------- Resistor e 1/4W 470Ω  (amarelo, violeta, marrom)
R6, R7 --------------------- Resistor e 5W 0.15Ω  (marrom, verde, prata)
R8 -------------------------- Resistor e 10W 1Ω  (marrom, preto, preto)
C1 -------------------------- Capacitor Cerâmico/Poliester 1nF
P1 -------------------------- Potenciômetro de 10KΩ
P2 -------------------------- Potenciômetro de 1KΩ
B1, B2, B3 -------------- Bornes terminas soldáveis dois pinos
Diversos ----------------- PCI, soldas, fios etc.

Testes...

Os testes que fizemos, mostra que iniciamos com uma tensão de entrada de 67V, e deu tudo certo, conseguimos alimentar um motor pequeno de aproximadamente 1 Ampere até 24V, e depois alimentamos dois resistores de 75W de potência e com resistências diferentes em paralelo, um foi de 250 ohms, e  o outro foi de 150 ohms, pela qual utilizando o método de equivalência de resistores para descobrirmos a resistência dos dois resistores em paralelo, seguindo a formula como ilustrado na figura 5 abaixo:
Fig. 5 - Formula resistência equivalente
Fig. 5 - Formula resistência equivalente FVML

O que nos deu uma resistência de 93,75 ohms com 150W de potência, bem com essa resistência podemos facilmente fazer os testes em nossa fonte.

OBS.: Tenha bastante atenção ao ligar as fontes, não ligue a fonte Primária, a que alimenta o Circuito Integrado, sem ligar também a fonte Secundária, a que gera a tensão de saída, pois estamos trabalhando com tensão de regulagem flutuante, isso significa que, se você ligar a fonte Primária e não ligar a fonte Secundária, ele irá aquecer o Circuito Integrado e posteriormente danifica-lo queimá-lo.

Ao conectar a carga, tivemos em uma alimentação de 62V a corrente em cima dos resistores foi de 0.639A, o transistor e a carga aqueceu moderadamente, estava-mos utilizando um único transistor que tinha-mos disponível em nossa bancada, a tensão mínima conseguida foi de 1.1V e a máxima foi de 62V, nessa configuração inicial, com a fonte secundária de 67V. Então iniciamos as modificações para evoluirmos para os 130V.
Para executarmos essa mudança, é necessário mudarmos o resistor divisor de tensão de realimentação conectado ao terra da fonte Secundária e ao potenciômetro em série, no próprio datasheet temos uma tabela que você pode está seguindo, como estamos com uma fonte de 130V, na tabela do datasheet, para essa tensão, é mais ou menos 100K.
Baseado nos testes que fizemos, com o resistor sugerido pelo fabricante não alcançamos os 130V desejado, e a tensão mínima na saída dem 27V, será necessário recalcular esses resistores, com a carga conectada, alcançamos uma corrente de 1.208A, e a tensão máxima foi de 117.6V. A carga esquentou bastante, e o transistor ficou muito quente, não suportaria ficar com essa carga por longo tempo.
A fonte que utilizamos, não aguentou fornecer os 135,9V com uma carga, e manter essa tensão, ela caiu para 121,5V.
No final dos testes alcançamos uma carga de 1.211A multiplicado pela tensão de 117.8V o que nos resultou em uma potência de 142.6W
Na segunda parte desse projeto, estaremos atualizando esse circuito, fazendo novos testes e as devidas modificações para aprimorarmos esse projeto e deixarmos redondinho, tudo funcionando com sua capacidade total. Quando concluirmos todas as etapas desse projeto, estaremos disponibilizando para vocês os diagramas esquemático já com suas devidas modificações, a Layout da PCB, e tudo que for necessário para você também concluir o seu projeto.

Abaixo segue o nosso vídeo de todos os testes que fizemos:

Projeto Super Fonte 1.25V à 130V e 0.2 à 5 Amperes com CI LM723 - 1° Parte



CONTINUA...

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quinta-feira, 5 de dezembro de 2019

Fonte Regulável 1.2 à 37V Alta Corrente 20A com LM317 e TIP35C

Fig. 1 - Fonte Regulável 1.2 à 37V Alta Corrente 20A com LM317 e TIP35C

Olá a Todos!!!

Nós do FVML, já dispomos vários circuitos de fontes ajustáveis para bancada de vários modelos e correntes diferentes, para todos os gostos aqui no nosso site e em nosso canal no youtube.
No post de hoje, iremos apresentar um circuito Fontes de Alimentação Variável de Alta corrente, que chegam a trabalhar tranquilamente* com 20 Amperes.
E utilizaremos o velho, maravilhoso, e bastante conhecido LM317, que é um Circuito Integrado regulador de tensão positiva variável com um range de 1.25 à 37V, e 1.5 Amperes

Para fazermos uma fonte apropriada, é necessário ter uma corrente bem maior que 1.5A, então é aí que entra os transistores de potência, são eles que vão incrementar a corrente sem variar a tensão, pois essa função de variação fica por conta do LM317, e o fator corrente, fica por conta dos transistores que nesse circuito iremos utilizar o TIP35C.

Funcionamento do Circuito

O LM317 é um regulador de tensão positiva variável, que é o responsável por variar a tensão de saída e entregar a base dos transistores de potência essa tensão variável, que em conjunto com os outros transistores formam um booster de alta corrente.

Dependendo da quantidade de transistor e a soma das correntes de cada transistor, formamos uma fonte variável de alta potência, a tensão que vem da fonte entra diretamente no coletor dos TIP35C, e é controlada através da variação da tensão de entrada na base, e por sua vez a tensão que sairá do emissor, estará diretamente relacionado com o controle da tensão de saída do LM317, é necessário a utilização de um dissipador de calor, pois essa energia de retenção é convertida em calor.  

O TIP35C é um transistor Mospec de Alta Potência, com capacidade de corrente de coletor de 25A contínuos, fazendo assim o transistor perfeito para esse projeto. 

*Vale lembrar que, esse transistor tem uma potência total de 125W, isso quer dizer que seguindo a Lei de Ohms, a corrente foi calculada pelo fabricante para esse transistor em 5V, vamos verificar:
Formula:  P=V*I
P = Potência: V=Tensão: I=Corrente:

I = P/V ==> I = 125 / 5 ==> I = 25A

No nosso caso onde a fonte irá até 37V, podemos considerar que:
I = P/V ==> I = 125 / 37 ==> I = 3,38A 

Viu a diferença? Colocamos dois transistores para esse trabalho, mas se você for utilizar essa fonte  continuamente com a tensão máxima e corrente total, será necessário adicionar mais dois pares nesse circuito. Podemos utilizar essa fonte com esses parâmetros; Tensão, Corrente, máximo, mas para uso contínuo, aquecerá muito os transistores e queimará.

O TIP35C tem o Vce e Vbe, Tensão de Coletor Emissor, e Tensão de Coletor Base, de 100V. Vale lembrar que essas configurações referem-se ao TIP35C, existem outras variantes como o: TIP35 = 40V, o TIP35A = 60V, o TIP35B = 80V e o TIP35C = 100V, então para esse projeto você pode utilizar para maior eficiência, o TIP35C.

O diagrama esquemático do circuito elétrico está disposto na Figura 2, que apresenta a disposição dos componentes e suas conexões para seguirmos com a montagem, que no contexto geral, é bastante simples de se montar, e demonstra um grande eficácia.
Fig. 2 - Diagrama Esquemático Circuito Fonte Regulável - 1.25V ~ 37V,  20A  CI LM317 e TIP35C

Lista de Material

  • CI --------------------- Circuito Integrado regulador de tensão LM317
  • Q1, Q2 --------------- Transistor de Potência TIP35C, "para uso 20A, mais 2 pares". 
  • D1 -------------------- Diodos retificadores de silício KBPC5010
  • D2, D3, D4, D5 ---- Diodos retificadores de silício 1N4007
  • C1 -------------------- Capacitor eletrolítico 4700 uF - 45V 
  • C2, C3 --------------- Capacitor Cerâmico / Poliéster 0,1 uF
  • R1 -------------------- Resistor 220 ohms 1/4W – (vermelho, vermelho, marrom)
  • R2 -------------------- Resistor 10K ohms - 1/4 W – (marrom, preto, laranja)
  • R3, R4 --------------- Resistor 0.47 ohms - 5W – (amarelo, violeta, prata)
  • P1 ---------------------Potenciômetro linear ou logarítmico 5k ohms
  • Outros ----------------Fios, Soldas, Bornes, Etc.

ATUALIZAÇÂO: 08.04.21021

Para quem deseja baixar a PCI, nosso parceiro postou em seu site o nosso projeto com a Placa de Circuito Impresso já com a quantidade de transistores para os 20A de funcionamento.

Click na imagem abaixo para entrar no post e baixar os arquivos, PCB, Diagrama Esquemático e etc.

Fig. 3 - Fonte Regulável 20A  PCB - elcircuits.com


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