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Fonte ajustável para bancada - Uma visão diferente


faller

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  • mês depois...

Oi FAller.

Mesmo você não tendo respondido à minha dúvida ainda, já adianto que tenho observado com algum esmero essa série de reguladores chaveados e, na minha opinião, híbridos.

Este é o dataxite dele:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2576.pdf

Este regulador vem sendo cada vez mais utilizado em equipamentos de segurança. Atualmente o sistema de Alarme de Incêndio FPD7024 da Bosch utiliza em sua fonte esse regulador de 3A. Dentro deste ano montarei uma fontezinha com esses reguladores.

Mas também vi a sua dificuldade com os voltímetros que muito provavelmente usam o chip da Intersil 7107.

Em uma semana de empolgação resolvi montar um Voltímetro & Amperímetro com a mesma alimentação usando uma fonte de 6,02V @ 400mA da Nokia. Tive que resolver uma série de problemas com o uso desse conversor A/D com driver de display de LED da Intersil.

O primeiro deles foi a alimentação negativa: No início usava a dupla 7805 & 7905, porém, enquanto o +5V ficava com 5.00V, o -5V ficava com -5.03V e sempre oscilava um pouco e achei que isso interferisse nas contagens do conversor. Usei também um inversor de tensão com um 555, o que melhorou um pouco, mas não resolveu. Fui então atrás do ICL7660 e ele melhorou em 50% a leitura do 7107, mas durante as medições, a oscilação baixa ainda me incomodava, pois via no meu multímetro a leitura sempre estável.

Fiquei procurando, então, no dataxite da Intersil o porquê desse raio de problema e foi aí que descobri que o 7107 tem um problema natural. Para ele alimentar aqueles displays de LED, é preciso que seus drivers internos dissipem alguma potência e é justamente essa pequena dissipação que descalibra um pouco a saída no display de LEDs, já que sua leitura varia em 1microVolt/°C. Era só encostar o dedo no chipão de 40 pinos que a leitura variava, imagina então esse voltímetro dentro do da mesma caixa da fonte que estou terminando.

Foi aí que achei a minha solução em dois passos: o primeiro foi usar uma referência externa com um zener de 1,2V, o que melhorou em 90% a leitura e ainda eliminou a necessidade da fonte negativa. Os outros 10% resolvi usando um cristal de 40KHz nos pinos 39 e 40.

Não estou recomendando que monte seus voltímetros que já li que você prefere os adquirir no ebay, onde os valores desses displays são mais baratos que comprar só o chip lá na Sta. Efigênia, apenas apontando uma falha nesses voltímetros com display de LED. Nenhum display de LED comercializado que eu tenha visto possui referência externa e menos ainda um cristal para aumentar a precisão.

A solução para isso é dar a preferência aos voltímetros com o display LCD, já que sua maioria utiliza o 7106, o mesmo utilizado na maioria dos meters que usamos.

Fica aí minha experiência.

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  • 6 meses depois...
Achado um tempo para finalmente concluir a montagem, tenho duas notícias para dar:

Uma ruim e outra boa:

A notícia ruim: Começando pela ruim, devo dizer que face ao amperímetro, que nunca havia usado, padrão mini, para reduzir o tamanho de painel, enfrentei problemas com o uso do mesmo em conjunto com duas fontes chaveadas. A fonte principal, uma genérica de notebook da Lenovo e outra uma fonte de 12 Volts x 1 Ampere, que servia como alimentação para esse Amperímetro.

Ele, o Amperimetro, ficava completamente louco em sua medida mostrada, mesmo sem corrente nenhuma na fonte. Mesmo alimentado por fonte externa o Amperímetro não operava a contento.

Somente registrava a leitura correta da corrente se ambas as fontes, tanto a principal quanto a de alimentação fossem tomadas externamente, e não das chaveadas..

Suspeitando de filtragem inadequada na entrada de ambas, na rede elétrica, fiz dois bons filtros e agreguei na entrada de cada uma das fontes chaveadas. De nada adiantou, a instabilidade de leitura da corrente persistia. Melhora da filtragem de ambas as fontes, colocação de capacitor de baixa ESL, também não resolveu..

Certamente o problema era derivado de emissão de RF e captado pelo ar, pelo Amperímetro mal blindado. Pensei inicialmente em blindar o mesmo ou blindar ambas as fontes e desisti só em me lembrar da dificuldade mecânica que isso traria.

Testei com outro Amperimetro de painel, maior, que tinha, e mesmo com as duas fontes chaveadas não apresentou nenhum problema. Também troquei o Amperímetro mini, por um novo, tirado da caixa, e o problema continuava. Certamente o problema estava ligado com o projeto do Amperímetro. Sensível demais..

O problema estava criado. Veja ai a diferença de tamanho entre os Amperímetros, bem como a necessidade de se colocar um shunt se trocasse para aquele maior, atrolhando mais o espaço na caixa.

EscolhadoAmpermetroparaafonte.jpg

Outro problema é que toda a furação e rasgos de painel já estavam feitos de acordo com o lay-out que mostrei lá no post inicial, para um Amperímetro diferenciadamente menor, e não teria espaço para ampliar o espaço para colocação do novo Amperímetro..

Agora a notícia boa:

Para não perder o que já havia feito e já que o Amperímetro funcionava bem se não colocasse as fontes chaveadas, mudei o projeto para retificação e filtro normais, e apendando uma segunda fonte para oferecer 12 Volts para o Amperímetro e para o fan.

Ai o circuito mudou para isso dai:

Fontecompactaajustvelde1a18Voltsx4A.jpg

Claro que ai houve a necessidade de alterar os capacitores de filtro, que tinham tensão de isolação de 25 Volts, suficientes para a fonte com a chaveada da Lenovo, que largaria somente 20 Volts para cima dos mesmos.

Com transformador e ponte retificadora a tensão sobre esses capacitores vai para 28 Volts a vazio.. Trocados para outros com isolação de 35 Volts.

Já que teria de fazer uma plaquinha para colocar os capacitores, não custava nada colocar na mesma o 7806 cuja finalidade é a de alimentar o Voltímetro.

Olhe no detalhe como ficaram os capacitores de filtro bem como o regulador de 6 Volts:

Detalhedoscapacitoresdefiltroedoreguladorde6Vparavoltmetro.jpg

Junto ao retificador principal, afixado em um dissipador, foi colocada uma pequena plaquinha PCB que sustentou a ponte, capacitor (de 4700uF por não ter a mão um de 1000 uF) e regulador de 12 Volts para alimentação do Fan e Amperímetro.

Veja ai:

Detalhedaponteretificadora.jpg

Note que a montagem acabou não ficando exatamente bem distribuida dentro da caixa, algumas peças atravessadas sem razão aparente.

A real razão disso se chama aproveitamento de furação da tampa inferior, que já tinha furação correta para fixação da fonte da Lenovo e da fonte chaveada de 12Vx1A.

Ai dá para ter uma visão geral interna da montagem da mesma:

Visointernadafonte.jpg

Depois de fechada a fonte ficou com um visual muito bonito, bem como acabou respeitando o esboço de painel projetado para a mesma:

Frontaldafonte-Compromissodepainel.jpg

Fechada a fonte parti para os testes da mesma

De cara coloquei a mesma a entregar em 11 Volts, 2 Amperes (corrente média) a uma carga, medindo a temperatura do ar soprado pelo fan na traseira da fonte.

Temperatura inicial do ar = 23 graus centígrados.

Deixada em operação por uma hora, fornecendo 11 Volts e 2 Amperes a carga, ao final dessa uma hora a temperatura do ar que saia pelo fan subiu para 28 graus centígrados. A fonte, no seu geral, ao toque de mão, estava morna..

Os testes de estabilidade da tensão em função de variação da carga mostraram o seguinte:

Teste com 1 Ampere: A variação da tensão da fonte entre corrente zero e corrente de 1 Ampere foi de 10 mili Volts.

Teste com 2 Ampere: A variação da tensão da fonte entre corrente zero e corrente de 2 Ampere foi de 20 mili Volts.

Isso pode ser visto ai: Estabilidadedecarga1e2Amperes.jpg

Teste com 3 Ampere: A variação da tensão da fonte entre corrente zero e corrente de 3 Ampere foi de 30 mili Volts.

Teste com 4 Ampere: A variação da tensão da fonte entre corrente zero e corrente de 4 Ampere foi de 50 mili Volts.

Isso pode ser visto ai: Estabilidadedecarga3e4Amperes.jpg

Com a corrente beirando os 5 Amperes se pode notar que a fonte nitidamente se encaminha para zona de proteção, onde baixa a tensão de saída. No caso ai mostrado a diferença da tensão em aberto e a tensão demandando 4,95 Amperes chegou a 270 mili Volts. Isso mostra e define que o projeto pode ser considerado OK para correntes de até 4 Amperes aonde a variação da tensão alcançou 50 mili Volts.. Que dá, na média, uma regulação de carga melhor que 0,5%

A tensão mínima da fonte é de 1,20 Volts e a máxima é de 18,21 Volts, cumprindo pois a faixa proposta, de 1,2 a 18 Volts, com sobra até..

Isso pode ser visto ai: Entradaemproteoeajustemnimoemximodetenso.jpg

Nas medidas feitas e as fotos mostram, foi medida a temperatura do ar na saída do fan da fonte, que variou de 28 a 29 graus centígrados.

Embora todos os percalços do caminho e troca estratégica de projeto, se conseguiu chegar a um bom termo fazendo uma fonte bem decente, de 1,2 a 18 Volts x 4 Amperes, bastante compacta.

Veja ai abaixo uma foto que mostra como ela é compacta, pelo que oferece, bem como dá uma ideia do painel traseiro da mesma, com o fan em destaque e a chave seletora de tensão..

Fontebastantecompactaedetalhedopaineltraseiro.jpg

Fica a promessa de nova tentativa de fonte feita naquela nova visão, com fonte chaveada na entrada, agora num gabinete maior e com amperímetro diferente.

Nos vemos pois quando desse novo desafio..

Faller, mais uma vez obrigado pelos sua boa vontade em nos ajudar trazendo soluções mais baratas dos que a de mercado e ainda com a ajuda dos outros amigos dando uma aula de eletrônica, para os novatos que nem eu.....

Pelo que entendi o projeto com a fonte da lenovo só foi abandonada por o amperímetro idealizado para o projeto estar sofrendo com interferências e não havia como utilizar um outro com a caixa que já estava preparada correto?

Caso os questionamentos acima possuírem resposta afirmativa, estou com uma fonte da compaq de um note antigo e estava procurando um bom fim para ela e gostaria de saber se conseguiria utiliza-lá neste projeto, segue as informações dela:

INPUT : 100-240(CA) 50-60Hz 80 - 100 VA

OUTPUT: 18.75(CC) 3.15A

OUTPUT POWER: MAX 41W

Agradeço desde já pela atenção.

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  • 7 meses depois...

Faller, consegui uma fonte de notebook 18,5V - 6,5A para usar nessa fonte.

Quanto a alimentação do voltímetro, posso continuar usando os mesmos valores de resistor e diodo zener?

Só achei para comprar o diodo MBR 340, serve?

Pelos meus cálculos, só conseguirei uma fonte de 16,2V - 4A certo?

Muito Obrigado.

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  • Membro VIP
Faller, consegui uma fonte de notebook 18,5V - 6,5A para usar nessa fonte.

Quanto a alimentação do voltímetro, posso continuar usando os mesmos valores de resistor e diodo zener?

Só achei para comprar o diodo MBR 340, serve?

Pelos meus cálculos, só conseguirei uma fonte de 16,2V - 4A certo?

Muito Obrigado.

Isso mesmo, vais conseguir uma fonte ajustável de 1,25 a 16 Volts aproximadamente, por 5 Amperes, que é o limite do LM338. Na minha era 4 Amperes pela limitação do carregador da Lenovo..

Qualquer zener de 4 a 15 Volts servirá, e esse dai, o MBR 340 não é diodo zener e sim um diodo Schotky, retificador de alta velocidade...

Se o zener tender aos 15 Volts o resistor série com ele terá de baixar até uns 39 ohms e assim proporcionalmente para cada valor diferente de tensão zener, na faixa de 4 a 15 volts...

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Quanto ao diodo zener + resistor de 5W, vou usar os mesmos valores adotado no seu projeto.

Quanto ao diodo Schotky, minha pergunta não ficou clara. No seu projeto você usou um MBR 350, dai gostaria de saber se posso trocá-lo por um MBR 340 pois foi o único que achei à venda.

Agora só me falta calcular o valor do resistor entre Vout e Adj no LM338 para dar 16V na saída.

Outra pergunta antes que eu me esqueça: Aquele capacitor de 10nF no filtro, que tipo de capacitor pode ser?

Obrigado Faller!

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Me corrijam se estiver errado mas acho que o

Para capscitor de filtro deve ser sempre 2, um eletrolitico para filtro e um poliester para filtrar ruidos...

Desculpe chegar atrasado aqui mas na ideia de usar apenas um ci chaveador e boa. E se consegue sim uma grande variaçao na tensão de saida.. Conheço um ci que vai de 3.3v ate o max dele...que se nao me engano deveria ser uns 20v...

e consegue chegar a menos de 3.3v se alterar um outro pino alem esse da realimentaçao... Que seria uma tensão de comparaçao...

bem o ci tinha alta estabilidade e sem ripple... Enquanto a esse aspecto de ripple e a mesmo coisa que a linear... Pode ter alguns ruidos pelo chaveamento mas nada que nao possa ser eliminado...

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  • 1 ano depois...

Faller, depois de deixar a fonte parada por falta de tempo estou recomeçando a montagem.

 

Depois de tudo montado como no primeiro circuito que você postou (Fonte HP 18,5V - 6,5A, Voltímetro digital, Amperímetro analógico) coloquei a fonte em testes e....não se comportou como previsto! :angry:

A fonte funciona bem até uns 1,9A, mas acima disso ela baixa radicalmente a tensão de saída como se estivesse entrado em proteção. Estou usando um LM338K em um dissipador igual daquele que você usou + pasta térmica e fiação grossa, o dissipador ficou morno em meus testes...

 

Estou seriamente pensando que fui mais uma vítima de remarcação de CI. Você recomenda que eu faça algumas medições a fim de descobrir se é esse mesmo o problema?

 

Abraço!

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  • Membro VIP
.....Você recomenda que eu faça algumas medições a fim de descobrir se é esse mesmo o problema?

 

Abraço!

Sim, um levantamento completo, em diferentes condições, sempre apresentando as medidas importantes pode ajudar em muito no debug do problema..

Leia isso dai so como exemplo: http://forum.clubedohardware.com.br/forums/topic/871394-fonte-de-alimentação-ajustável-12-a-20v-x-10a-primeira-parte-montagem/?p=5891708

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com tanto foco em projeto de  fontes

me deu vontade de montar uma...

mas usando apenas as peças que já tenho

 

se vocês puderem ajudar

caso a resposta seja sim

faço uma garimpada aqui e ver o que dá para aproveitar

 

 

mas será que dá para usar aqueles multímetros vagabundos como instrumentos fixos da fonte?

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Bom, fiz as medições e as anotei.

 

Primeiramente, o circuito que montei:

Circuito_zpsebe1eece.jpg

 

E as medições feitas:

Fonte_zps3936ed51.jpg

 

Obs1.: O máximo de corrente que consigo extrair da fonte é 2A. A saída da fonte é cortada abruptamente depois disso.

Obs2.: No último teste (1,9A), os valores de Vout e VB oscilam bastante.

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  • Membro VIP

Pode sim ser CI com defeito, fora de parâmetros, mas mesmo assim carimbado e vendido... Viste que abaixo dos 1,9 Amperes ela até se comporta bem, mantendo a VB em torno dos 1,25 Volts como deve ser..

Acima dos 1,9 Volts a fonte ou oscila ou entra em proteção..(entra e sai, muito rapidamente)

Checaste a temperatura do CI??? Pode, por falta de pasta térmica, falta de acoplamento térmico com o dissipador, o CI aquecer a ponto de entrar em proteção por calor e o dissipador ficar morno... Ai engana.. 

 

Eu sugiro trocar o CI, por um outro comprado em outro fornecedor..  Mercado brasileiro de peças de eletrônica é fogo..

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O CI e o dissipador ficaram mornos em meus testes, acredito que o acoplamento térmico e as ligações estão OK.

Esse integrado foi comprado no site Soldafria faz um bom tempo, agora tenho que procurar um à venda aqui nas cidades vizinhas pois não estou afim de pagar frete para um componente.

 

Mais um bom tempo com a fonte aberta e inacabada... (_(

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Bom, acabei de comprar e ligar o segundo LM338 e... DECEPÇÃO! :mad: :mad:

 

Hoje consegui finalmente comprar mais um LM338 em Porto Alegre. Chegando em casa, tirei o CI antigo e possivelmente falsificado, coloquei o LM338 "novo" e fui para os testes...

Foi com uma decepção imensa que descobri que o CI recém adquirido está limitando a corrente em 3,5A. :(

 

Abaixo você confere uma tabela com algumas medições feitas, igual que foi feito no primeiro CI.

SegundoLM338_zpsb69cd97e_1.jpg

O MÁXIMO de corrente que consegui extrair desse regulador foi de 3,4A. Mesma coisa do primeiro CI, só que desta vez com mais corrente.

Ao tentar tirar mais do que 3,5A, todas as medições acima caem abruptamente (exceto VA).

 

Abaixo você confere a foto com os 2 integrados.

LM338_zps734ffb70_1.jpg

O CI limitado em 2A é o que está embaixo.

O CI limitado em 3,5A é o que está em cima. (possivelmente LM350?)

O CI que não está preso no dissipador está com o carimbo meio apagado, mas isso foi porque passei o dedo forte em cima.

 

Vou tentar comprar mais um CI e vamos ver no que da....

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  • Membro VIP

Você tem a faca e o queijo, para testar o que pega ai!!!

Desconfie que possa ser temperatura e regule a fonte para entregar coisa de 16 Volts e refaça o teste. Se for temperatura o problema, como menor tensão diferencial sobre o CI ele deverá ser capaz de entregar mais corrente antes de limitar, afastando a hipótese de limitação por corrente..

Ao contrário, diminua a tensão de saída, ponha 5 Volts de saída e repare se o CI vai continuar limitando em 3,4 Amperes ouse vai reduzir essa corrente por teres levantado a tensão diferencial sobre o CI..

Ou seja, só você pode decifrar esse enigma..

 

O cara que monta uma fonte dessas não pode se limitar a fazer um teste e se dar por vencido.. exercite sua fonte e chegarás a algum resultado óbvio...

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