PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Curso: Engenharia ElétricaDisciplina: Eletrônica I

Professor: Whester Jubert de Araujo

FONTE DE ALIMENTAÇÃO COM

CI REGULADOR

Josué das Dores Rabelo da Silva

Maicon William Rezende de Castro

Belo Horizonte - MG04/2014

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Josué das Dores Rabelo da Silva

Maicon William Rezende de Castro

FONTE DE ALIMENTAÇÃO COM

CI REGULADOR:

Desenvolvimento de uma Fonte de 8V – 1A regulada

Trabalho apresentado à disciplina de

Laboratório de Eletrônica I, da Escola de

Engenharia Elétrica da Pontifícia

Universidade Católica de Minas Gerais.

Professor: Whester Jubert de Araujo

Belo Horizonte - MG04/2014

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RESUMO

Este trabalho tem por finalidade promover um estudo dirigido a respeito da

concepção de um equipamento de uso típico no setor eletroeletrônico, a fonte de

alimentação auxiliar contínua. Ela será aqui equipada por um CI regulador e

especificada para atender a uma demanda de 8V e 1A. Faremos uma breve abordagem

teórica sobre a concepção, os componentes e o funcionamento de uma fonte AC/DC.

Discutiremos também acerca dos fabricantes e especificações dos componentes para a

sua construção. Apresentaremos por fim os resultados dos testes e a interpretação dos

seus resultados.

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LISTAS DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 – Diagrama de Blocos de uma fonte de alimentação linear................................7Figura 2 - Transformador Ideal.........................................................................................8Figura 3 - Transformador Ideal com Carga.......................................................................9Figura 4 - Transformador com Perdas.............................................................................11Figura 5 - Diodo Semicondutor.......................................................................................12Figura 6 - Circuito retificador de onde completa com ponte de diodos..........................14Figura 7 - Sentidos de condução no retificador de onda completa em ponte..................14Figura 8 - Formas de onda no retificador de onda completa em ponte...........................15Figura 9 - Circuito Retificador em Ponte com Filtro Capacitivo....................................18Figura 10 - Formas de Onda de um Retificador em Ponte com Filtro Capacitivo..........18Figura 11 - Circuito Retificador em Ponte com CI Regulador de Tensão......................19Figura 12 - Diagrama Esquemático do Circuito Simulado.............................................20Figura 13 - Dissipador da HS Dissipadores....................................................................25Figura 14 - Dissipador do Projeto desenhado no AutoCAD...........................................26Figura 15 – Placa com os componentes soldados...........................................................28Figura 16 - Disposição dos componentes da Figura anterior - Fonte montada

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO.........................................................................................................6

1.1 Justificativa............................................................................................................61.2 Objetivo.................................................................................................................6

2. ABORDAGEM TEÓRICA.......................................................................................7

2.1 Transformador.......................................................................................................72.2 Circuito Retificador: Os Diodos..........................................................................122.2.1 A retificação....................................................................................................132.3 Filtragem: O Capacitor........................................................................................162.4 Regulagem...........................................................................................................19

3. DESCRIÇÃO DO PROJETO..................................................................................20

4. MEMÓRIA DE CÁLCULO....................................................................................21

5. ESPECIFICAÇÕES................................................................................................27

6. CONSTRUÇÃO DA PLACA.................................................................................28

7. RESULTADO DOS TESTES.................................................................................29

8. CONCLUSÃO.........................................................................................................30

9. ANEXOS.................................................................................................................31

ANEXO A - Datasheet do Regulador LM7808..............................................................31ANEXO B- Datasheet dos Diodos 1N400X...................................................................32

10. BIBLIOGRAFIA.....................................................................................................33

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1. INTRODUÇÃO

O padrão de transmissão e distribuição de energia elétrica no mundo, por

motivos técnicos e financeiros é feita em sua quase totalidade sob a forma de Corrente

Alternada Senoidal, na região metropolitana de Belo Horizonte por exemplo, em 220V

ou 127V (em valores eficazes) e freqüência de 60Hz. Esta pode ser utilizada

diretamente para acionamento de motores, energização de cargas resistivas e

iluminação. Porém, outras aplicações requerem corrente contínua, como por exemplo,

processos eletrolíticos industriais, o acionamento de motores de alto conjugado de

partida (utilizados em tração elétrica e controles industriais), carregadores de bateria e a

alimentação de praticamente todos os circuitos eletrônicos.

A obtenção de corrente contínua a partir da corrente alternada disponível é

indispensável nos equipamentos eletrônicos. Estes possuem então, em geral

internamente, as chamadas “Fontes de Alimentação” ou “Fontes de Tensão”,

1.1 Justificativa

Faz-se necessário compreender o conceito de fonte de alimentação, pois estes

dispositivos desempenham um papel importante das diversas áreas da engenharia

eletroeletrônica. Através da capacidade de elaboração de uma fonte auxiliar irá partir a

base para uma melhor compreensão do funcionamento dos circuitos eletrônicos e de

seus principais componentes.

1.2 Objetivo

Este trabalho tem por objetivo desenvolver nossos conhecimentos a cerca das

questões técnicas essenciais ao desenvolvimento da eletrônica, assim explorando não só

a criação de uma fonte auxiliar, como também todas as questões de formas de onda

obtidas sobre a interferência de semicondutores e circuitos eletrônicos.

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2. ABORDAGEM TEÓRICA

As fontes de alimentação auxiliar constituem em geral um dos primeiros passos

para a elaboração, instalação ou o uso de equipamentos elétricos e/ou eletrônicos. A sua

função é através de uma fonte primária, 220V ou 127V por exemplo, fornecer ao

circuito uma fonte confiável em uma tensão e corrente pré determinados.

As etapas de funcionamento de uma fonte básica simples (ou linear) é

constituída por 4 blocos, cada um com sua finalidade específica:

Figura 1 – Diagrama de Blocos de uma fonte de alimentação linear

Bloco 1 - Transformador - Altera os parâmetros 'tensão e corrente' de entrada

AC para outro(s) valor(es) de 'tensão e corrente' de saída AC. Um dado valor de

tensão de saída AC podem ser maior, igual ou menor que a tensão de entrada

AC.

Bloco 2 - Retificação - Retifica os pulsos de saída do transformador, produzindo

uma nova saída polarizada, pulsante, CC.

Bloco 3 - Filtragem - Filtra a tensão pulsante de saída do bloco retificador

eliminando boa parte de sua pulsação.

Bloco 4 - Regulagem - Regula eletronicamente a saída do bloco de filtragem de

modo a se obter uma tensão contínua e constante. Esse bloco pode incluir uma

proteção contra diversos 'aborrecimentos', como veremos ao final.

2.1 Transformador

O transformador é um conversor de energia eletromagnética, cuja operação pode

ser explicada em termos do comportamento de um circuito magnético excitado por uma

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corrente alternada. Consiste de duas ou mais bobinas de múltiplas espiras enroladas no

mesmo núcleo magnético, isoladas deste.

Uma tensão variável aplicada à bobina de entrada (primário) provoca o fluxo de

uma corrente variável, criando assim um fluxo magnético variável no núcleo. Devido a

este é induzida uma tensão na bobina de saída (ou secundário). Não existe conexão

elétrica entre a entrada e a saída do transformador.

Um transformador ideal como apresentado na figura abaixo, deve respeitar as

seguintes premissas:

1. Todo o fluxo deve estar confinado ao núcleo e enlaçar os dois enrolamentos;

2. As resistências dos enrolamentos devem ser desprezíveis;

3. As perdas no núcleo devem ser desprezíveis;

4. A permeabilidade do núcleo deve ser tão alta que uma quantidade desprezível

de fmm é necessária para estabelecer o fluxo.

Figura 2 - Transformador Ideal

Normalmente em um transformador real os dois enrolamentos são colocados

juntos, abraçando o mesmo fluxo. Para maior clareza, representa-se na figura acima os

enrolamentos primários e secundários separados, embora o fluxo seja o mesmo para

ambos. O fluxo f que enlaça os enrolamentos induz uma Força Eletromotriz (FEM)

nestes (e1 e e2 da figura 2). Supondo que o fluxo varie senoidalmente, e

sabendo que o valor eficaz de uma tensão induzida é dada por , tem-se:

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Onde E1 e E2 são os valores eficazes das tensões induzidas e1 e e2. Dividindo-

se as equações tem-se:

Ou seja, as tensões estão entre si na relação direta do número das espiras dos

respectivos enrolamentos. A razão é denominada relação de espiras.

A figura abaixo apresenta o transformador ideal agora com uma carga Z2

conectada ao secundário.

Figura 3 - Transformador Ideal com Carga

O fato de se colocar a carga Z2 no secundário fará aparecer uma corrente I2 tal

que: .

Esta corrente irá produzir uma força magnetomotriz (FMM) = N I no sentido

mostrado na figura 3. Uma força magnetomotriz (FMM)= N I de mesmo valor, mas

contrária a FMM2 deve aparecer no enrolamento 1 para que o fluxo não varie. Desta

maneira tem-se:

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o que indica que as correntes no primário e secundário de um transformador

ideal estão entre si, na relação inversa do número de espiras. Levando-se em

consideração o princípio da conservação de energia, se desprezarmos todas as perdas

podemos calcular a carga Z2 em relação ao primário do transformador sabendo que

.

Então:

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Transformador com Perdas

Com o secundário aberto a FEM E2 é exatamente igual a V2, e a tensão V1 é

aproximadamente igual a E1 conforme vai ser apresentado.

Figura 4 - Transformador com Perdas

Com o secundário em aberto e &V1 na referência, a corrente que flui no

primário é chamada de corrente de excitação IE. Esta corrente é constituída por duas

outras: (a) a corrente de magnetização &I M , em fase com o fluxo pois é responsável

pelo estabelecimento do fluxo através do núcleo, podendo ser calculada pelas

características do núcleo de ferro e (b) a corrente de perda no núcleo &I C , que

representa a potência dissipada nas perdas por histerese e por corrente parasita, e que

está em fase com a tensão &V1 . O diagrama abaixo apresenta esta situação.

Tem-se portanto:

Com o secundário em aberto, a corrente de entrada é exatamente igual a corrente

de excitação que estabelece o fluxo magnético e produz as perdas no núcleo. Desta

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maneira a tensão V1 é aproximadamente igual a E1 pois a potência de entrada sem

carga é aproximadamente igual à potência dissipada no núcleo.

2.2 Circuito Retificador: Os Diodos

Existem vários tipos de circuitos onde a retificação é realizada por diodos

semicondutores. O diodo semicondutor é um componente não linear que permite

passagem de corrente num sentido e impede a passagem de corrente no sentido

contrário. Na figura 5 temos o símbolo de um diodo semicondutor bem como as curvas

características de um diodo ideal e de um diodo real.

Figura 5 - Diodo Semicondutor

Dentro de certas limitações, as duas curvas são bem semelhantes.

Evidentemente, o fator de escala para correntes no sentido negativo está exagerado, e a

queda de tensão no sentido direto (da ordem de 1 V) pode ser desprezada em primeira

análise na maioria dos circuitos (como veremos mais adiante a queda de tensão vd no

sentido direto no diodo é geralmente muito menor que tensão do transformador e a

queda de tensão nos demais componentes). Já a ruptura da junção do diodo ocorre em

tensões reversas elevadas nas quais o diodo não deve ser utilizado para retificar. Por

exemplo, para 200 V eficazes (pico de 280 V) devemos utilizar um diodo que tenha

tensão de ruptura pelo menos de 300 V (o melhor seria cerca de 500 V para maior

margem de segurança) e com isto garantirmos que não ocorrerá ruptura. Além da tensão

de ruptura, os diodos reais possuem outras limitações (geralmente indicadas pelo

fabricante nos manuais), que passaremos a enumerar:

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Tensão de Ruptura : Já explicada acima aparece nos manuais como Vreverso.

Id máx : Corrente direta contínua máxima.

Ipico repetitivo : Máximo valor de pico repetitivo (função da freqüência).

Isurto : Máximo valor de corrente de pico não repetitivo, é função da freqüência

e dos parâmetros do circuito e da duração do surto inicial.

Vd : Tensão direta aplicada no diodo durante a condução.

Irev máx : Máximo valor da corrente Reversa.

Geralmente, o fabricante fornece mais dados como: capacitância parasitária do

diodo, características mecânicas e térmicas do componente. No estudo dos circuitos

apresentados a seguir vamos considerar um diodo modelado por um diodo ideal em

série com uma fonte de tensão vd.

A retificação pode ser de meia onda ou onda completa. Falaremos apenas da

retificação de onda completa em ponte, que é o circuito que será usado na fonte de

alimentação.

2.2.1 A retificação

O circuito da figura 6 permite condução em Rc nos dois semiciclos da senóide, o

que significa que para uma mesma tensão de entrada eG(t) a corrente média é o dobro

da que tínhamos no circuito anterior.

Quando eG(t) > 2vd (pois agora temos dois diodos em série), os diodos D1 e D3

conduzem (figura 6.a), o que automaticamente bloqueia D2 e D4 . Ou seja, D1 cria um

caminho de corrente entre o terminal superior de Rc e o potencial Pa e D3 cria um

caminho de corrente entre Rc e o potencial Pb. Portanto, na resistência Rc temos uma

tensão es(t) =(eg(t) – 2vd) e a corrente será dada por (eG(t) – 2vd)/Rc. Quando –2vd <

eG(t) < 2vd, nenhum diodo conduz e portanto ic (t)=0. Quando eG(t) < –2vd (figura

6.b), isto é, quando Pa < (Pb – 2vd), o diodo D2 conduz bloqueando D1 e o diodo D4

conduz também, bloqueando D3. A corrente passa pelo caminho formado por D2, Rc e

D4, passando pela resistência no mesmo sentido que o anterior. Agora vale a relação

es(t) = (–eG(t) – 2vd).

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Figura 6 - Circuito retificador de onde completa com ponte de diodos.

Figura 7 - Sentidos de condução no retificador de onda completa em ponte

Na figura 8 vemos as formas de onda do circuito retificador em ponte. Nota-se

que a corrente do gerador é ainda senoidal, embora a corrente em Rc passe sempre num

só sentido.

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Figura 8 - Formas de onda no retificador de onda completa em ponte.

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Como normalmente EG >> vd, a tensão reversa máxima em cada diodo é

aproximadamente |–EG|.

2.3 Filtragem: O Capacitor

O capacitor é um componente bastante utilizado nos circuitos eletrônicos. Ele é

construído basicamente tomando-se duas placas condutoras separadas por um material

isolante. A placa condutora é chamada armadura e o isolante é o dielétrico.

Figura 8 – Representação de um Capacitor

Ao aplicar uma tensão (ligar uma bateria) entre os contatos A e B, com um

capacitor descarregado, haverá uma distribuição de cargas e, após um certo tempo, as

tensões na bateria e no capacitor serão as mesmas. Neste momento, deixa de circular

corrente elétrica.

Podemos afirmar que:

O capacitor pode armazenar carga elétrica.

O capacitor se opõe à variação de tensão elétrica.

A capacidade que tem um capacitor para armazenar cargas depende da sua

capacitância.

Onde:

ξ = constante dielétrica (F/m)

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S = área de uma das placas (lembrando que elas são iguais) (m2)

d = espessura do dielétrico (m)

C = capacitância em Farads

Os capacitores podem ser:

Mica – Fabricados com películas de mica alternadas com folhas de alumínio.

Apresentam elevada precisão e são utilizados em circuitos que trabalham com

alta freqüência. Capacitâncias de 5pF a 100μF.

Papel – Constituído por folhas de papel enroladas entre folhas metálicas.

Componente de baixo custo e uso geral. O papel pode ser impregnado em óleo o

que aumenta a temperatura e tensão de aplicação.

Stiroflex – Utiliza plástico como dielétrico (poliestireno), cujas folhas são

enroladas entre as folhas de alumínio. Alta precisão e tensão de trabalho de até

600V.

Polipropileno – Semelhante ao anterior, apresenta maior resistência ao calor e

encontra aplicações nos circuitos ressonantes e filtros.

Poliéste r – Substituto do capacitor de papel, apresenta maior resistência

mecânica, grande faixa de temperatura (-50º C a 150º C). Não recomendado para

freqüências da ordem de MHz. Valores entre 2pF e 10μF, com tensões que

podem chegar a 1000V.

Policarbonato – Semelhante ao anterior, variando de 1nF a 10μF, com tensões

até 1200V.

Cerâmico – Ideal para circuitos sintonizadores, apresenta capacitâncias entre

frações a partir de 1pF.

Eletrolítico – Encontrado para grandes capacitâncias (1μF a 20000μF). O

dielétrico consiste de uma película de Óxido de Alumínio muito fina. Como

desvantagem sofre influência da temperatura e tem tolerância alta. São

polarizados.

Tântalo – Também é do tipo eletrolítico, porém usa o Óxido de Tântalo como

dielétrico. Também é polarizado, não sofre grande influência da temperatura,

tem dimensões menores e baixa tolerância.

'Filtragem' é ação de filtrar, retirar impurezas ou separar partes distintas... que

não é o caso, em se tratando de corrente elétrica. Filtragem, aqui, é um jargão eletrônico

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para a ação de um componente cuja finalidade é 'acumular cargas elétricas', fornecendo-

as quando necessário. Quem age aqui como reservatório de cargas é um capacitor de

grande capacitância, notadamente o capacitor eletrolítico. Eis a sua colocação no

circuito da fonte:

Figura 9 - Circuito Retificador em Ponte com Filtro Capacitivo

A ação do capacitor de filtragem é suavizar os 'solavancos' dos semiciclos

provenientes da retificação, convertendo-os em um fornecimento 'mais contínuo' de

cargas elétricas. O diagrama a seguir destaca a tensão 'não filtrada' (em linha

pontilhada) e a CC suavizada (em linha sólida).

Figura 10 - Formas de Onda de um Retificador em Ponte com Filtro Capacitivo

Notemos aqui, que a filtragem aumenta significativamente a tensão média CC,

para o valor de pico (1,4 × valor RMS). Exemplifiquemos isso: suponhamos que uma

saída de 6 VACrms no secundário do transformador, tenha sido retificada por uma

ponte, da qual obtivemos 4,6 VCCrms (1,4 volts foram perdidos na retificação). A ação

da filtragem eleva essa tensão para seu valor de pico, ou

seja,1,4x4,6VCCrms=6,4VCCpico.

Como a tensão elétrica nos terminais do capacitor cai um pouco por ocasião das

descargas (linha azul cheia, na ilustração acima), a 'filtragem' não é perfeita, resultando

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assim numa residual ondulação de tensão (tensão de 'ripple'). Para muitos circuitos a

ondulação (ripple) de 10% do valor da tensão total é satisfatória, e isso se obtém com

determinado valor (C) da capacitância do capacitor eletrolítico.

2.4 Regulagem

Circuitos integrados reguladores são encontrados no comércio eletrônicos quer

com valores fixos de tensões de saída (5, 6, 9, 12, 15VCC, etc.), quer com saída

variável. São classificados, além disso, pela intensidade máxima de corrente que podem

controlar.

Figura 11 - Circuito Retificador em Ponte com CI Regulador de Tensão

Há uma quantidade substancial de reguladores de tensão no mercado. A maioria

deles incluem proteção automática de excesso de consumo (proteção de sobrecarga) e

térmica (proteção de sobre-aquecimento).

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3. DESCRIÇÃO DO PROJETO

O projeto proposto trata-se de uma fonte de tensão com as seguintes

especificações, na saída, após a regulagem de tensão: 8V, 1A e fator de ripple <=1%.

Para construir esta fonte, propomos o seguinte diagrama esquemático:

Figura 12 - Diagrama Esquemático do Circuito Simulado

Para o dimensionamento dos componentes utilizamos as curvas de Schade. Os

cálculos estão detalhados na memória de cálculo. Para fazer a regulação de tensão

utilizaremos um CI da família 78XX, no nosso caso 7808, que fornece 8 volts na saída.

Os capacitores C2 e C3, são utilizados na entrada e saída do CI de acordo com o

datasheet do 7808, anexo. Também incluímos alguns melhoramentos no projeto como o

fusível na entrada do transformador, uma chave liga-desliga, um LED para sinalização

de fonte ligada e uma caixa.

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4. MEMÓRIA DE CÁLCULO

Vo =8V; Io = 1A

Considerando que a diferença entre a tensão de entrada e a tensão de saída do

regulador é de ∆V = 3V, temos que:

∆V = Vi – Vo .: Vi = Vo + ∆V = 8 +3 .: Vi = 11V

Utilizaremos Ii = 1A, pois o consumo de corrente no regulador é muito baixo.

Para calcular RL, temos:

RL = Vi/Ii = 11/1 .: RL = 11Ω

Sabendo que RS/RL = 10%, temos:

RS = 0,1 * RL = 0,1*11 .: RS = 1,1Ω

Considerando γ ≤ 5%, podemos calcular o valor do capacitor que será utilizado

através da curva abaixo:

O valor encontrado é próximo de 12, portanto N = 12.

N = ω*RL*C = 12 .: C = N/(RL*ω) = 12/(11*377) .: C = 2893μF

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Como não existe capacitor no mercado com o valor de 2893μF, utilizaremos um

capacitor que possua um valor maior, pois se este for menor estaríamos aumentando o

valor de Ripple. Portanto, este capacitor será o de 3300 μF.

Com esse novo valor de capacitor, devemos calcular o novo valor de N:

N = ω*RL*C = 377*11*3300 x10-6 .: N ≈ 13,68.

Agora calcularemos o valor de tensão na saída do transformador através da

curva abaixo:

Observando a linha vermelha, podemos concluir que VDC/Em = 74%.

VDC = Vi = 11V

VPK = VDC/0.74 = 11/0,74 .: VPK = 14,86V

VRMS = VPK / = 14,86/1,414 .: VRMS = 10,51V

Para calcular a corrente eficaz que irá circular nos diodos usaremos o seguinte

gráfico:

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Onde n = 2 por se tratar de um retificador de onda completa.

Fazendo uma aproximação, temos IEF/IDC = 2,3.

IDC = VRMS / RL = 10,51/11 .: IDC = 955mA

IEF = 2,3*IDC = 2,3*IDC .: IEF = 2,2A

Do mesmo modo, calcularemos a corrente de pico repetitiva no diodo com o

seguinte gráfico:

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O valor aproximado de IPICO/IDC = 6,5.

IPICO = 6,5*IDC .: IPICO = 7,15A

ISURTO = VPK/RS = 14,86/1,1 .: ISURTO = 13,50A

Resumo dos valores calculados

Vi RMS 10,51V

Vo 8V

Ripple 0,05

Imax 1A

RCARGA 11 Ohms

RS 1,1 Ohms

Capacitância 3300 μF

RS/RL 0,1

IEF 2,2A

IEF/IDC 2,3

IDC 0,955A

IPICO 7,15

IPICO / IDC 6,5

Para o cálculo do dissipador de calor, temos a seguinte fórmula:

Tj – Ta = Pt (Rjc + Rcs + Rsa)

Onde:

Tj = Temperatura máxima de junção

Ta = Temperatura Ambiente

Pt = Potência térmica dissipada

Rjc = Resistência térmica da junção-invólucro

Rcs = Resistência térmica do contato semicondutor-dissipador

Rsa = Resistência térmica do dissipador para o ambiente.

Reescrevendo a fórmula, temos:

Rsa = (Tj − Ta) / Pt − Rcs − Rjc

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Tjmax = 125°C (informação obtida no datasheet do LM7808)

Ta = 45°C (valor adotado para temperatura ambiente no interior de gabinetes de

equipamentos eletrônicos)

Pt = 3W (valor calculado)

Rjc = 5°C/W (informação obtida no datasheet do LM7808)

Rcs = 0,7°C/W (valor obtido no site

www.mspc.eng.br/termo/trc_dissip_010_shtml)

Será adotado como fator de segurança, que a junção atinja uma temperatura de

70% da máxima informada pelo fabricante.

Calculando:

Rsa = (0,7 * 125 – 45) / 3 -0,7 – 5

Rsa = 8,47°C/W

Deverá ser escolhido um dissipador que tenha este valor como o máximo de

resistência térmica para o ambiente.

Na tabela do fabricante HS Dissipadores, o dissipador mais indicado usando

ventilação natural é o HS2816, que possui resistência térmica de 7,92°C/W.

Figura 13 - Dissipador da HS Dissipadores

O dissipador mais próximo encontrado no mercado é o abaixo:

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Figura 14 - Dissipador do Projeto desenhado no AutoCAD

Para o calculo do fusível, temos:

I1 = V2*I2/V1 = 12*1/127 .: I1 = 0,095A

0,7*I1 < IF < 1,3*I1 .: 0,7*0,095 < IF < 1,3*0,095 .: 0,0665 < IF < 0,123

Para o cálculo da resistência para o LED:

Tensão de funcionamento: 1,7 VCC

Corrente: 15 mA

Queda de tensão na resistência = 8 – 1,7 V = 6,3 V

Valor da resistência = 6,3 / 0,015 = 420 ohms

Potência dissipada na resistência = 6,3 * 0,015 = 94,5 mW

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5. ESPECIFICAÇÕES

O transformador deverá ter tensão no primário de 127V e secundário de 12V,

pois o valor do secundário dever ser multiplicado por para encontrar seu valor

eficaz, com corrente de 2A.

O capacitor a ser utilizado deverá ser eletrolítico com capacitância de 3300μF

com tensão mínima de 25V.

Os diodos deverão suportar uma corrente média de 1A, uma corrente não

repetitiva de 6,13A e uma tensão máxima reversa de no mínimo 20V. Podemos utilizar

o diodo 1N4001, porém ele é dificilmente encontrado no mercado, portanto utilizaremos

o diodo 1N4007 que atende a essas especificações e é encontrado facilmente.

O circuito integrado regulador de tensão utilizado será o LM7808 que pelo

datasheet recomenda o uso de um capacitor de 330nF na sua entrada e outro de 100nF a

saída, ambos de poliéster.

Um fusível retardado limitador de corrente de 200mA e um resistor de 1KΩ

devido ao LED.

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6. CONSTRUÇÃO DA PLACA

Este layout foi feito com caneta especial para elaboração de placas em circuito

impresso. A placa então foi mergulhada em uma solução de percloreto de ferro até que

todo o cobre não coberto pela caneta fosse corroído.

Então, os componentes foram soldados e o resultado final pode ser visto nas

fotos a seguir:

Figura 15 - Placa com os componentes soldados

Figura 1615 - Disposição dos componentes da Figura anterior - Fonte montada

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7. RESULTADO DOS TESTES

Os testes foram realizados no dia 29/03/2014, colocando-se uma carga de 8

Ohms na saída ligada a um amperímetro e um voltímetro. Também foi acoplado um

osciloscópio para a medição da forma de onda. Foram obtidos os seguintes resultados:

Resultados Finais

1. Fonte a Vazio

ValoresCalculado

sValoresReais

Vi 11V 16,37VVo 8V 8VRo 11ohms 11ohms

1. Fonte com carga

Vi 11V 10,99VVo 8V 7,99VIo 1A 0,9A

1.1. RippleVo 1% 1,44%

Redução - -

1.2. Io(CURTO) - -

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8. CONCLUSÃO

Neste trabalho pudemos visualizar em um processo prático a especificação e a

confecção de uma fonte de corrente contínua amplamente utilizada em circuitos

eletrônicos.

Os passos essenciais para isto foram demonstrados: escolha do transformador

com uma tensão de pico superior à tensão de saída pois deve ser considerado também a

queda de tensão do circuito da própria fonte a escolha do capacitor para desempenhar a

função de filtro da tensão com fator de ripple em 1% juntamente com um regulador em

série, este responsável pelo fornecimento contínua de uma tensão fixa em 8Vcc e

montagem.

Considerando todos os cálculos feitos detalhadamente, apesar de não termos

achado no mercado todos os componentes especificados, adquirindo assim componentes

equivalentes, obtivemos um resultado próximo ao esperado, considerando o perfeito

funcionamento dos componentes.

Ganhamos com este trabalho, portanto, mais experiência no âmbito prático de

montagem, teórico em cálculos e comercial na fase da especificação e compra os

componentes, experiência esta que pode ser e será utilizada para diversos outros

projetos futuros.

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9. ANEXOS

ANEXO A - Datasheet do Regulador LM7808

32

ANEXO B- Datasheet dos Diodos 1N400X

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10. BIBLIOGRAFIA

Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos, BOYLESTAD, ROBERT L.,

NASHELSKY, LOUIS, Editora Prentice-Hall, Ano 2004, 8A edição.

Fonte de Alimentação AC/DC. Disponível em:

<http://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_07a.asp>.

Fontes de alimentação I, Disponível em:

<http://www.alongama.oi.com.br/eletronica/fonte_alimentacao%201.htm>

APOSTILA DE ELETRÔNICA BÁSICA, Disponível em:

<http://pinga.eep.br/~ramiro/eletro/pdfs/Eletronica-cap2.pdf

Retificadores, Disponível em:

<http://www.lsi.usp.br/~roseli/www/psi2307_2004-Teoria-1-Retif.pdf>

Fontes de Tensão e Corrente, Disponível em:

<http://www.lsi.usp.br/~roseli/www/psi2307_2004-Teoria-2-FTe.pdf>