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Fonte ajustável

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Boa tarde, sou estudante de engenharia elétrica mas sou iniciante em eletrônica, faço diversos projetos com microcontroladores, robôs, motores e daí veio a necessidade de uma fonte ajustável para eu utilizar na minha bancada. A primeira coisa que eu fiz foi pesquisar bastante e percebi que aqui no fórum isso é um assunto muito discutido.

 

Avaliando minhas necessidades, acabei escolhendo a fonte da imagem abaixo, cuja saída está no capacitor C5.

Especificações:

- Fonte DC de 1,25 a 25V

- Ajuste fino e grosso de tensão

- Corrente máxima de saída de 3A

 

Obs: o TIP42C está com o desenho invertido. É um PNP e onde está o fusível F2 é o emissor e não o coletor.

Obs2: o transformador tem um terminal central aterrado.

 

Fonte.png

 

Motivos pelos quais escolhi essa fonte:

- No geral os componente são baratos e fáceis de encontrar, principalmente por utilizar o regulador lm317 que é bem fácil de encontrar (consegui achar tudo numa única loja);

- Nos meus projetos eu nunca precisei de mais que 2,2A de corrente, então achei interessante o fato do limite de correte de saída ser 3A (não preciso de mais do que 3A).

- A faixa de tensão está de acordo com o que eu preciso, principalmente o limite inferior de 1,25V (usei no mínimo 2V em projetos).

- Como eu uso bastante sensores com microcontroladores, achei interessante o fato de ter um ajuste fino.

 

Dúvidas:

- Há algum erro na montagem dessa fonte? Eu a encontrei na internet e entendi praticamente todo o seu funcionamento, exceto a parte do transistor TIP42C. Eu sei que o transistor é usado pra aumentar o limite de corrente na saída do circuito, pois o LM317 tem limite de 1,5A, mas não entendi como calcular o resistor de base (1 ohm na figura). Embora não tenha nenhum resistor de emissor, não seria interessante colocar um para limitar a corrente de saída do transistor? Já que o LM317 tem proteção e o TIP42C não tem?

 

-Também não entendi qual a função dos dois diodos 1N4004. Eles não são dispensáveis na montagem do circuito?

 

-Com relação aos capacitores de filtragem: essa fonte e muitas outras que encontrei possuem dois capacitores na saída que, ao meu ver, servem pra estabilizar mais ainda a tensão de saída e fazer uma filtragem fina. Como calcular esses capacitores? Sempre os vi em projetos mas parece que seus valores são um "chute" do projetista. Há algum tipo melhor? (eletrolítico, poliéster, cerâmico,etc).

 

- O que pode ser melhorado nessa fonte?

 

- É muito difícil transformá-la em uma fonte simétrica com o lm337? Quais os custos disso no desempenho da fonte? Vale a pena?

 

Agradeço desde já.

 

 

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20 horas atrás, Filipe Neiro disse:

Obs2: o transformador tem um terminal central aterrado.

 

 

Fonte.png

 

Dúvidas:

- Há algum erro na montagem dessa fonte? Eu a encontrei na internet e entendi praticamente todo o seu funcionamento, exceto a parte do transistor TIP42C. Eu sei que o transistor é usado pra aumentar o limite de corrente na saída do circuito, pois o LM317 tem limite de 1,5A, mas não entendi como calcular o resistor de base (1 ohm na figura). Embora não tenha nenhum resistor de emissor, não seria interessante colocar um para limitar a corrente de saída do transistor? Já que o LM317 tem proteção e o TIP42C não tem?

 

-Também não entendi qual a função dos dois diodos 1N4004. Eles não são dispensáveis na montagem do circuito?

 

-Com relação aos capacitores de filtragem: essa fonte e muitas outras que encontrei possuem dois capacitores na saída que, ao meu ver, servem pra estabilizar mais ainda a tensão de saída e fazer uma filtragem fina. Como calcular esses capacitores? Sempre os vi em projetos mas parece que seus valores são um "chute" do projetista. Há algum tipo melhor? (eletrolítico, poliéster, cerâmico,etc).

 

- O que pode ser melhorado nessa fonte?

 

- É muito difícil transformá-la em uma fonte simétrica com o lm337? Quais os custos disso no desempenho da fonte? Vale a pena?

 

Agradeço desde já.

 

 

- Tirando o desenho do transistor não vejo nenhum problema.

 

- A função dos diodos é a de criar um caminho para descarga dos capacitores C3, C4 e C5 que não seja aquele por dentro do CI e de modo reverso. São essenciais...

 

- Sua maior tarefa é a de evitar que o CI entre em oscilação, o que não deixaria a tensão de saída estável.. No datasheet do CI tem os valores sugeridos pelo fabricante. Use esses valores de modo independente de como seja seu projeto e da corrente tirada.

 

- A fonte é boa e simples ao mesmo tempo. Não vejo nada a melhorar nela..

 

- Em vez de fazer fonte simétrica faça duas assemelhadas e use-as de modo simétrico se assim necessitares. É muito mais versátil.. Não vale a pena fazê-la simétrica, em meu pensamento..

 

- Não entendi a sua afirmativa relativa ao CT do trafo estar aterrado...

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Com relação do TIP42C, seria necessário um resistor no emissor? Já vi algumas configurações que utilizam para limitar a corrente. Porém eu não entendi direito seu funcionamento.

Por exemplo, como meu CI suporta apenas 1,5A e eu quero 3A de limite na saída, então eu teria que fazer o transistor começar a conduzir quando o CI estiver conduzindo 1,5A ou ou pouco menos, certo?

Para isso eu teria que colocar um resistor (que na figura é o de 1Ohm) para que o Veb do transistor ultrapasse o valor de 0,7V apenas quando a corrente no CI se aproximar de 1,5A.

Até aí eu entendi, mas e se a carga necessitar de mais corrente? O CI fica limitado a 1,5A e o TIP42C não. Nessa fonte o projetista colocou um fusível de 1,5A, que ao meu ver é uma solução meio ruim.

Em termos de proteção tudo bem, mas o fusível vai ficar queimando sempre que eu conectar uma carga que tente pegar mais que 3A. Então eu li a respeito desse resistor de emissor, mas não entendi como calculá-lo.

Tem alguma ideia de como calcular esse resistor?

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Note que com o resistor amostrador no valor de 1 Ohm o transistor irá começar a "ajudar" o CI quando pelo CI passar 0,7 Amperes certo??

Quando o CI estiver drenando coisa de 1,5 Amperes o transistor deverá ser capaz de drenar também outros 1,5 Amperes..

Portanto, com 1,5A no CI se tem 1,5 Volts sobre o amostrador. Sobraria coisa de 1,5V - 0,85V  = 0,65 Volts para fechar o laço ai..

Ora o resistor de emissor do transistor deve dissipar esses 0,65 Volts ao circular 1,5A por ele.

Re = 0,65 / 1,5 = 0,43 ohms como Re do transistor..

 

As tabelas e gráficos do datasheet do transistor ajudam a definir os valores de Vbe do mesmo..

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Agora entendi! Vou dar uma boa lida no datasheet do LM317 e ver quais valores ficam melhores.

 

Só mais uma coisa, tem alguma diferença entre usar um trafo 12+12V ou um trafo 24V? Ambos com 3A de capacidade.

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Outra coisa. eu consigo fazer um aumento de correte para até 5A utilizando apenas um transistor PNP? No caso esse trnasistor precisaria fornecer mais 3,5A. É muito para apenas um transistor? (Não precisa ser esse da imagem).

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2 horas atrás, Filipe Neiro disse:

Outra coisa. eu consigo fazer um aumento de correte para até 5A utilizando apenas um transistor PNP? No caso esse trnasistor precisaria fornecer mais 3,5A. É muito para apenas um transistor? (Não precisa ser esse da imagem).

Consegue sim, por exemplo, use um transistor Tip147.

https://www.google.com.br/?client=firefox-b#q=tip147&gfe_rd=cr

http://www.soldafria.com.br/transistor-tip147-to247-p-1388.html

http://proesi.com.br/catalogsearch/result/?q=tip147

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No datasheet está recomendado que o capacitor do terminal adj seja um de tântalo de 1uF, porém eu só tenho o de 3,3uF. Teria algum problema?

 

Eu andei lendo alguns materiais e fiquei com uma dúvida a respeito da tensão do secundário de trafo. Se eu quero, por exemplo, 15V como tensão máxima na saída, eu teria que colocar um trafo com secundário maior que 15V? Se sim, de quanto estamos falando?

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1 hora atrás, Filipe Neiro disse:

No datasheet está recomendado que o capacitor do terminal adj seja um de tântalo de 1uF, porém eu só tenho o de 3,3uF. Teria algum problema?

 

Eu andei lendo alguns materiais e fiquei com uma dúvida a respeito da tensão do secundário de trafo. Se eu quero, por exemplo, 15V como tensão máxima na saída, eu teria que colocar um trafo com secundário maior que 15V? Se sim, de quanto estamos falando?

Não, ele recomenda 1uF de tântalo ou de disco de 0,1 uF, veja ai:

"A 0.1-μF disc or 1-μF tantalum capacitor provides sufficient bypassing for most applications, especially when adjustment and output capacitors are used... "

 

Também não tens um capacitor de disco de 0,1 uF?????

 

http://proesi.com.br/componentes-eletronicos/capacitor-ceramico/capacitor-ceramico-disco-100nf-100k-50v-104.html

 

Em último caso coloque o tântalo de 3uF

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Faller, qual valor de capacitância de filtragem você recomendaria para uma fonte 25Vx3A? Vi muitas opiniões diferentes sobre a forma correta de se dimensionar o capacitor eletrolítico que vem logo depois da ponte retificadora. Li em um tópico que seria interessante 1000uF por Ampere de corrente máxima de saída. Nesse caso o capacitor de 10000uF que coloquei no esquema estaria mal dimensionado?

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Não, existe um cálculo para determinar os valores desses Capacitores.

Então criaram essa regra, mas isso vale para o valor mínimo, pois capacitor de fonte, quanto maior melhor. 

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Se eu colocar uma capacitância muito grande não tem perigo de sobrecarregar o diodo no momento em que o capacitor for carregado?

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Um dos riscos de se colocar capacitores de exagerado valor é sim estreitar o tempo de condução dos diodos e com isso estabelecer picos de corrente muito elevados através deles, da própria fiação de entrada e do transformador (o que pode implicar numa queda maior por IxR).

Se ficares entretanto na faixa de 1000 a 5000 uF x Ampere estarás em uma faixa boa, isso sendo um dado prático, empírico..

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E a questão do transformador? Se eu quiser 24V na saída eu preciso de um trafo maior que 24V?

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20 minutos atrás, Filipe Neiro disse:

E a questão do transformador? Se eu quiser 24V na saída eu preciso de um trafo maior que 24V?

Não. Após a retificação e filtragem a tensão será próxima do valor de pico da senóide (tensão do secundário x 1,414) menos a queda de tensão nos diodos retificadores.

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Não. Com um trafo de 24VCA, terá 30VCC na saída do regulador. 

Em teoria, para obter 24VCC na saída do regulador precisa de um trafo de 20VCA. 

A tensão AC de um transformador é multiplicada por 1,41(raiz de 2), depois de retificada e filtrada. 

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Se eu colocar um trafo de 24Vrms e considerar um retificador de ponte completa, então na saída da ponte eu teria aproximadamente 22,5Vrms retificado. Como esse valor é em rms, o capacitor eletrolítico irá se carregar com o valor de pico, que seria aproximadamente 32V, certo?

No datasheet do LM317 fala que a diferença entre a tensão de entrada e saída tem que ser de uns 3V, então eu conseguiria 29V de saída com os 32V do capacitor na entrada?

 

Esse raciocínio está correto ou não tem nada a ver?

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Sim, está correto. 

No meu caso eu citei valores aproximados, pois tudo isso depende. 

Por exemplo, se você ligar o seu trafo de 24VCA em uma tensão AC de 110V, terá um valor na saída, se ligar em 120 ou 127V, a tensão de saída também aumenta. 

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O datasheet do LM317 fala que não é recomendado deixar a saída flutuando, ou seja, sem nenhuma carga. Vi em alguns vídeos que o ideal é que a fonte puxe no mínimo 3,5mA sempre que estiver ligada (mesmo sem carga). Nesse caso seria necessário em resistor em paralelo com a saída que garanta que tanto seja drenado no mínimo 3,5mA tanto se a saída for 1,25V (mínimo) como para 25V (máximo). Uma alternativa que andei pesquisando é o LM334 no lugar desse resistor, porém não o encontro em nenhuma loja brasileira. Há alguma alternativa de CI semelhante ao LM334?

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21 minutos atrás, Filipe Neiro disse:

O datasheet do LM317 fala que não é recomendado deixar a saída flutuando, ou seja, sem nenhuma carga. Vi em alguns vídeos que o ideal é que a fonte puxe no mínimo 3,5mA sempre que estiver ligada (mesmo sem carga). Nesse caso seria necessário em resistor em paralelo com a saída que garanta que tanto seja drenado no mínimo 3,5mA tanto se a saída for 1,25V (mínimo) como para 25V (máximo). Uma alternativa que andei pesquisando é o LM334 no lugar desse resistor, porém não o encontro em nenhuma loja brasileira. Há alguma alternativa de CI semelhante ao LM334?

Faça uma fonte de corrente (com um transistor)

Ic20mA.jpg

Com R1 de 220 Ohms

D1=D2 = 1N4148

R2 de 1k5

e o coletor ligado a massa

 

 

ou simplesmente coloque um resistor de 330 ohms x 2 Watts na saída..

 

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Eu já tenho esse resistor então acho que vou utilizá-lo. O único problema é que para altas tensões de saída ele irá puxar mais que 3,5mA de corrente.

 

Tem algum problema utilizar uma resistência em R2 muito maior que 240R? No datasheet ele usa resistências de 240R como exemplo, só que coloca uma equação em termos de R1 e R2, o que da a entender que posso colocar o valor que eu quiser em R2 desde que o valor do potenciometro se adeque na equação.

 

No caso eu pretendo usar dois potenciometros (20k e 2k para ajuste grosso e fino), que pela equação exigem um R2 de 1200R considerando saída máxima de 25V e um I do pino adj de 50uA

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Resistores R2 de valor muito elevado podem provocar instabilidade da tensão regulada. Eu gosto de manter R2 abaixo do valor de 470 Ohms. Não vale a pena sacrificar a estabilidade em função dessa corrente ai. Coloque então uma fonte de corrente como lhe sugeri que vai drenar aqueles 3 mA seja qual for a tensão de saída, 1,2 ou 25Volts..

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