Projetando uma Fonte

Legius · 3 de julho de 2013

Boa noite pessoal, há um tempo estou pensando em projetar uma fonte para um projeto de uma Laminadora de Placa.

Nela terei:

Tensão de 5V

Arduino UNO = +/- 100mA(chutando alto)

Display LCD = +/-300mA(chutando alto)

Outros periféricos = = +/-150mA

Total = 700mA(com bastante folga)

Tensão de 9V

Motor de Passo Unipolar, NEMA23 = 2A por fase, acredito que se eu der um passo e meio acionando duas bobinas totalizam 4A correto? Me corrijam se eu estiver enganado

Total = 4,5A(folga)

Tensão 15V

Cooler's para ventilação, vou usar uns 3 = 400mA ao total

Total = 500mA(folga)

Totalizando tudo = 6A

Utilizando um "tutorial" que encontrei e com os conhecimentos que adquiri, comecei a projetar a fonte, o site é:

http://eletronicaerlich.blogspot.com.br/2010/05/esse-e-um-dos-circuitos-mais-simples-de.html

Nele encontrei quase tudo, comecei a escolhendo o trafo ideal.

Fiz a conta Ptr = Pout x FUT

Pout= 5*0,7 + 9*4,5 + 15*0,5 = 52W

FUT = Ponte Retificadora = 1,23

Ptr = 64W

Dai para achar o trafo, apenas bastava eu descobrir qual a tensão do trafo eu iria utilizar, no caso. Fiz uma pesquisa e achei um site bom, que vende transformadores comerciais à ótimos preços, porém a minha intenção era pegar um de 18V, só que não tinha, então parti para um de 24V.

Corrente Trafo = 54/24 = 2,5A

Aqui esta minha primeira duvida, este calculo esta coerente? Pois vou reduzir de 32Vp(depois retificador) para 18V utilizando um capacitor para deixar o ripple alto me fornencendo apenas os 18V e passar pelo primeiro regulador tensão de 15V.

Certo, depois disto tinha os seguintes valores:

Tensão de Ondulação= 13,94V

Tensão de Pico depois Retificador = 31,94

Tensão VDC desejada = 18V

Encontrei o Capacitor, o mesmo seria então:

C = I/(120 x Vrpp)

C = 3000uF

Depois disto teoricamente esta terminado a minha fonte, porém é aconselhado utilizar mais capacitores para deixar liso minha tensão, no caso, ele utiliza um capacitor em paralelo à este, só que como faço pra calcular o capacitor em paralelo ao de retificação?

E gostaria de saber se estou indo no caminho correto.

Obrigado.

MOR_AL · 4 de julho de 2013

Boa noite pessoal, há um tempo estou pensando em projetar uma fonte para um projeto de uma Laminadora de Placa.
...

Fiz a conta Ptr = Pout x FUT

Pout= 5*0,7 + 9*4,5 + 15*0,5 = 52W

FUT = Ponte Retificadora = 1,23

Ptr = 64W

Se Ptr for a potência exigida pelo trafo, não está correto.

Dai para achar o trafo, apenas bastava eu descobrir qual a tensão do trafo eu iria utilizar, no caso. Fiz uma pesquisa e achei um site bom, que vende transformadores comerciais à ótimos preços, porém a minha intenção era pegar um de 18V, só que não tinha, então parti para um de 24V.

Corrente Trafo = 54/24 = 2,5A

Aqui esta minha primeira duvida, este calculo esta coerente? Pois vou reduzir de 32Vp(depois retificador) para 18V utilizando um capacitor para deixar o ripple alto me fornencendo apenas os 18V e passar pelo primeiro regulador tensão de 15V.

Normalmente se calcula a tensão de ripple para uns 15% da tensão de pico retificada. O valor do capacitor do filtro não fica proibitivamente grande e nem o ripple fica muito alto. É um compromisso. O valor do Eletrolítico é:

C(uF) = 52*Icc(mA) / Vcc(V)

onde:

Icc = a o valor médio da corrente na saída do retificador.

Vcc = a tensão média retificada.

Uma boa estimativa para o valor médio retificado (em onda completa) é Vcc = 1,32 Vca(rms).

Atenção para a potência que o trafo pode transferir. Seriam, pelo menos Vcc x Icc.

Certo, depois disto tinha os seguintes valores:

Tensão de Ondulação= 13,94V

Tensão de Pico depois Retificador = 31,94

Tensão VDC desejada = 18V

Encontrei o Capacitor, o mesmo seria então:

C = I/(120 x Vrpp)

C = 3000uF

Depois disto teoricamente esta terminado a minha fonte, porém é aconselhado utilizar mais capacitores para deixar liso minha tensão, no caso, ele utiliza um capacitor em paralelo à este, só que como faço pra calcular o capacitor em paralelo ao de retificação?

E gostaria de saber se estou indo no caminho correto.

É interessante usar CIs reguladores de tensão.

O de 9V é o que vai dar algum trabalho. Depois o de 5V e por fim o de 15V.

Talvez o mais indicado seria um trafo com secundário de 10V+10V.

Se puder isolar do terra geral a tensão do kooler, então retifica, em onda completa, diretamente dos extremos, que aí você vai ter 20Vca. O 9V e o 5V, usa o CT do trafo. Isso economiza Watts de calor, tanto para o trafo como para os CIs, diminuindo o tamanho (e custo) dos dissipadores.

Como sempre, é apenas uma sugestão. O risco é seu.

Obrigado.

O interessante é que, ao que tudo indica, você está querendo tirar dúvidas, após ter tentado fazer sozinho. Este é o caminho mais curto para o aprendizado.

Muitos querem algo pronto ou pedem ajuda antes mesmo de pensar!!!

Parabéns!

MOR_AL

Legius · 4 de julho de 2013

Obrigado MOR.

Respondendo à sua resposta.

Ptr seria a potência que o trafo teria que suportar no secundário, ou seja, vê se você concorda comigo:

Pretendo pegar um Trafo de 24V - 5A = 120W

No meu circuito irei utilizar 64W, sendo a metade, no caso este trafo ja bastaria? Pois a minha duvida é em relação à essa corrente.

Pois diz que ele consegue fornecer 24 mantendo 5A, caso eu diminua essa tensão, terei mais corrente, pela lógica da potência.

Resumindo a minha duvida em questão, meu circuito pela teoria, usaria 6A e este trafo me fornece 5A @ 24V, este trafo bastaria pelo método da potência? Ou teria que pegar um de 10A @ 24V?

O método de calculo que você esta me indicando para capcitor, seria para aproveitar toda tensão transformada, digo os VCA* 1,32? o VCA(RMS) seria a Tensão Eficaz = 24V?

Pois meu intuito é utilizar o capacitor para ter um ripple alto mesmo e me fornecendo algo em torno de 19VCC "liso" com um pouco de ruido. Dai eu passaria pelos reguladores de tensão pra afinar a tensão.

Pretendo utilizar reguladores de tensão, um de 15V,9V,5V. Porém no de 15V e de 9V, colocarei o TIP2955 para suportar toda corrente e eles apenas distribuir a tensão.

Estou estudando fontes de alimentação à uma semana, na verdade quando se faz no SENAI(no meu caso), não chega aos pés de quando se quer projetar uma. E sou apaixonado por eletrônica, então me dedico facilmente aos estudos.

mroberto98 · 5 de julho de 2013

olha, nao criticando, mas senai, etec, você sai de la praticamente sem saber o que e um transistor, e claro que nao vai conseguir projetar uma fonte dessas.. E quem e dedicado la consegue usando Ci (claro ja vem o circuito todo dentro prontinho!)...

você tem mesmo e que se dedicar e aprender!

respondendo a sua pergunta, se precisa de 6A 15v, use um trafo de 18Vac x 6A.. Sim vai diminuir a tensão mas essa tensão que seria derrubada pelo circuito e transformada em calor! Se a carga pede 10v 1A 10W e você tem 20v na entrada do regulador, o consumo seria os mesmo 1A consumindo 20W, 10W pra carga e 10W em calor.

o melhor seria você mandar fazer um trafa com varios secundarios..

Nao va muito atras desses livros nao... E tanta matematica e formulas que as vezes ensinam ate errado.

Concordo que seja difícil mesmo alguem aqui te responder isso, mesmo tendo engenheiros aqui!!

Nao sou tecnico nem engenheiro e nem faço curso tecnico de eletronica.. Apenas gosto!

Legius · 5 de julho de 2013

Entendi e não entendi sua resposta mroberto98, pois como havia dito antes minha intenção é pegar um trafo de 24VAC - 5A e usar o fator de ripple pra diminuir até 18 VCC, com isso eu teria menos potência em consumo. Esse TUF do trafo é utilizado ou alguém aqui já utilizou e possa me dar um caminho, ou algum sentindo pra eu pesquisar.

Em contra resposta à ti, estudei em dois SENAI's até hoje, teve um que amei pra caramba que foi o primeiro curso técnico que fiz, foi através dele que comecei a me aventurar na eletrônica, e depois fiz outro que simplesmente achei péssimo a escola e deu uma tristeza que até mancha o nome do SENAI. Mas acredito assim, o SENAI te da o caminho, te da receita do bolo, dai é você colocar em pratica, agora como fazer, se vai dar certo ou não, isso o SENAI não ensina, ensina apenas como fazer e os métodos fáceis.

mroberto98 · 5 de julho de 2013

Ok, pode ser um de 24v mas a corrente deve ser de 6A..

calcule os capacitores para deixar um ripple de 16Vpp!! 24V e muito mas se quer fazer com um trafo desse vai ter pouco rendimento!.

Eu ja estudei numa etec! Nao acho que seja estão diferente do senai, e também ja assisti uma aula de eletrica no senai...

Estudei na etec 3 meses apenas, era todos os dias periodo integral e sai de la sem saber o que e um resistor!

Se alguem que estudar la sair sabendo polarizar um transistor eu pagava um sorvete!!

O curso tecnico era de 3anos.. Mas fiquei apenas 3 meses, ainda bem que enxerguei rápido o defeito...

O Brasil e uma vergonha em quase tudo mesmo... Tem uns dos piores sistema de educaçao do mundo!

Nao so criticando os cursos tecnicos, mas eu tambem queria saber se um engenheiro formado em fsculdades boas com USP, FATEC, ITA... Etc.. Consegue projetar um circuito razoavel completamente transistorizado, pode ser um simples pré amplificador para microfone... Ou um controlador de potencia de alguma coisa...

MOR_AL · 5 de julho de 2013

Obrigado MOR.
Respondendo à sua resposta.

Ptr seria a potência que o trafo teria que suportar no secundário, ou seja, vê se você concorda comigo:

Pretendo pegar um Trafo de 24V - 5A = 120W

No meu circuito irei utilizar 64W, sendo a metade, no caso este trafo ja bastaria? Pois a minha duvida é em relação à essa corrente.

Bastaria no quesito Potência, mas é IMPERATIVO satisfazer outros quesitos!!!

Pois diz que ele consegue fornecer 24 mantendo 5A, caso eu diminua essa tensão, terei mais corrente, pela lógica da potência.

Não! Como sua fonte é do tipo LINEAR, a fonte age como um RESISTOR VARIÁVEL (3 no seu caso; um para cada tensão de saída) entre a carga e a saída retificada do trafo. Esse resistor varia para que na saída a tensão seja constante. Com isso, HAVERÁ dissipação nele (no regulador). Então boa parte da potência fornecida pelo trafo vai esquentar os reguladores e também O quesito POTÊNCIA deixa de ser satisfeito!!!

Resumindo a minha duvida em questão, meu circuito pela teoria, usaria 6A e este trafo me fornece 5A @ 24V, este trafo bastaria pelo método da potência? Ou teria que pegar um de 10A @ 24V?

Como mencionado NÃO BASTA!!!

Com relação a essa sua opção (24V/10A) seria mais "fazer um aquecedor", que uma fonte. Em minha postagem anterior eu sugeri uma opção mais sensata!

O método de calculo que você esta me indicando para capcitor, seria para aproveitar toda tensão transformada, digo os VCA* 1,32?

Seria um compromisso entre tamanho e custo de um eletrolítico e nível de ripple. Releia minha postagem anterior.

o VCA(RMS) seria a Tensão Eficaz (valor médio quadrático) = 24V?

rms = root mean square = eficaz.

Pois meu intuito é utilizar o capacitor para ter um ripple alto mesmo e me fornecendo algo em torno de 19VCC "liso" com um pouco de ruido. Dai eu passaria pelos reguladores de tensão pra afinar a tensão.

Não fica "liso", fica uma merd.. err grosseria!

Pretendo utilizar reguladores de tensão, um de 15V,9V,5V. Porém no de 15V e de 9V, colocarei o TIP2955 para suportar toda corrente e eles apenas distribuir a tensão.

No caso de correntes inferiores à capacidade dos reguladores, você vai APENAS transferir o calor produzido nos reguladores para os transistores.

No outro caso pode ser uma opção viável.

Estou estudando fontes de alimentação à uma semana, na verdade quando se faz no SENAI(no meu caso), não chega aos pés de quando se quer projetar uma. E sou apaixonado por eletrônica, então me dedico facilmente aos estudos.

Nenhuma escola possui capacidade, tempo e nem se propõe a ensinar tudo. O que ela faz é te fornecer a teoria e o básico. Isso é suficiente para o aluno saber se aprofundar em algum assunto em particular.

Nesse ponto, a internet e certamente os livros é que farão o complemento.

Para se aprofundar, também existem cursos específicos.

Em tempo:

Percebo que talvez você esteja fazendo alguma confusão.

1 - Na saída do retificador com o capacitor, você tem uma tensão continua SOMADA a uma tensão alternada (ripple). A maior parte alternada se encontra nos 120Hz. O regulador precisa de alguns volts mínimos contínuos, acima da tensão que ele vai regular, para funcionar. Por isso é que a sua tensão de ripple não DEVE ser muito grande.

Te passei o cálculo do valor do eletrolítico porque é uma expressão utilizada já há mais de 40 anos!!!

Mas se você quiser fazer do seu modo, tudo bem. É errando que se aprende.

Bons projetos.

MOR_AL

Legius · 8 de julho de 2013

Muito boa sua resposta MOR, no caso eu estou lendo um livro Fontes de Alimentação do Newton Braga, quando terminar eu revolto a discutir este impasse, mas entendi bem mais do que antes.