Fonte de Alimentação com Corrente Variavel

Bruno R Ruinho · 6 de março de 2017

Bom Dia a Todos!

Vou compartilhar com vocês a minha montagem e o circuito que é muito difícil de se achar na internet, (pelo menos um bom) Décadas se passaram e a fonte de alimentação ajustável ainda continua sendo um instrumento inseparável do técnico. Apresentarei aqui uma fonte de alimentação de excelente performance tendo uma tensão ajustável de 0 a 40Volts e com ajuste de corrente de saída ate 5 Amperes!

DIAGRAMA EM BLOCOS

Na figura 1 podemos ver o diagrama em blocos da Fonte Profissional, onde analisaremos seu funcionamento. A tensão da rede deve ser reduzida por Tr1 para o bloco Fonte de Alimentação (diodos D1 a D8) fazer seu trabalho juntamente com os capacitores C1, C7 e C8;

Assim teremos tensões retificadas e filtradas para os blocos seguintes.

Para que o regulador permita o controle de tensão e corrente será necessário retirar uma amostra da tensão principal (50V) e regula-la, trabalho feito pelo bloco de Referência de Tensão, resultando no controle de corrente de saída.

Para que este controle funcione a contento será necessário retirar uma amostra da corrente da fonte sendo esta feita pelo resistor R3, para então o potenciômetro P1 aproveitar esta referência para controlar a corrente que polariza o regulador (variando a corrente finalde 0 a 5A).

O controle de tensão desta fonte será feita pelo bloco Amplificador de Erro onde o potenciômetro P2 controlará a tensão da saída entre 0 e 40V graça à amostra de tensão retirada da própria saída. Para se conseguir a tensão de zero Volt na saída, torna-se necessário criar uma Referência de tensão Negativa (mesmo nome do bloco), onde o ajuste de 0V é feito pelo trimpot RV1.

O funcionamento do voltímetro dependerá do bloco Fonte do Voltímetro, pois o mesmo precisa das tensões de ±5V para funcionar.

A comutação de voltímetro para amperímetro é feita pelo bloco chaveador de tensão ou corrente através de relé RL1.

(A PARTE DO VOLTIMETRO / AMPERIMETRO FOI REMOVIDA POIS HOJE EM DIA É MUITO MAIS FÁCIL COMPRAR UM VOLTIMETRO/AMPERIMETRO DIGITAL EM MODULO (JA CALIBRADO) QUE EXECUTARMOS A MONTAGEM E REGULAGEM PARA A NOSSA FONTE)

FUNCIONAMENTO:

FONTE AJUSTÁVEL / CONTROLE DE TENSÃO

A tensão de 36Vac será retificada pela ponte composta pelos diodos D1 a D4 sendo filtrada logo em seguida pelo capacitor C1 de 4700uF. Para a correta estabilização e regulagem da tensão de saída será necessário uma polarização constante para os transístores darlington T4 (a, b, c), sendo de responsabilidade do diodo zener ZD1, R1 e T1. Teremos então tensão e corrente estáveis no coletor de T1, mesmo que a tensão da rede varie.

Para que a tensão de saída varie corretamente de 0V a 40V é preciso que a tensão de base e emissor do transístor T3 esteja abaixo de 0V, ou seja, quando a tensão de saída for de 0V a tensão de base do transístor darlington será de 1,2V sendo o mesmo para o coletor de T3. Com meios normais, não conseguiríamos polarizar a base de T3 com uma tensão de saída de zero Volt, caso seu emissor fosse ligado a referência massa. As sim é necessário uma tensão negativa na base e emissor de T3, mantendo este transístor polarizado mesmo com a tensão de saída em zero Volt.

Esta tensão negativa é criada pelo diodo D5 e capacitor C2, sendo estabilizada pelo diodo zener ZD2 de 12V, evitando qual quer variação para a tensão de saída.

A tensão no ânodo de ZD2 será de -12V e a tensão de emissor de T3 ficará com -8,7V, pois estabilizamos esta tensão em cima de ZD3 com o auxílio do resistor R9.

Para a polarização de base de T3 foi elaborado um divisor resistivo feito por R8, RV1, P2 e R6. Assim quando tivermos 0V na saída esta malha garantirá polarização para a base de T3 mantendo-a estável em -8V.

AJUSTE DE 0V NA SAÍDA

Deve-se ajustar primeiramente P2 no sentido anti-horário, ou seja, até que a tensão caía o máximo possível e então ajustar RV1 até que a tensão de saída seja de 0V.

ESTABILIZAÇÃO DA FONTE

O transístor T3 deverá garantir a estabilidade desta fonte pois é ele quem comanda os reguladores darlington T4a, T4b e T4c (chamaremos apenas de T4). Para isto, T3 retira uma amostra da tensão de saída e compara com as tensões de ZD2 e ZD3 (que não variam).

Quando a tensão da fonte subir por algum motivo (condução ex cessiva de T4 por aquecimento ou diminuição do consumo da carga,por exemplo), a tensão da base de T3 também se elevará (na realidade a corrente aumentará pois a variação de tensão é da ordem de milivolt's sendo de difícil percepção), obrigando o mesmo a conduzir mais, caindo sua tensão de coletor e diminuindo a corrente que vai para T4. Com isto obriga-se a cair a tensão de emissor de T4, mantendo a estabilização.

Se agora a tensão da saída cair teremos uma diminuição da polarização de base do transístor T3 despolarizando-o, obrigando sua tensão de coletor a subir polarizando mais a base de T4. Assim a ten são de saída subirá novamente (a variação da tensão de saída desenvolvendo o controle de estabilização é inferior a 200mV).

FONTE AJUSTÁVEL: CONTROLE DE CORRENTE

Esta fonte permite o ajuste de corrente de 0 a 5A através do potenciômetro. P1, mas para que funcione, será necessário retirar-mos uma amostra da corrente para podermos controlá la. O ajuste de corrente deve ser feito sob carga (com consumo), onde ajustaremos a tensão (P2) e a corrente (P1) de modo gradual conforme a necessidade da carga.

Toda a corrente consumida pela carga deverá retornar para a fonte através do pólo negativo passando por R3 e D6. Assim o transistor T2 terá condições de controlar a corrente pois seu emissor está ligado ao pólo negativo de Cl enquanto sua base esta ligado no lado direito de R3 via P1.

Então a tensão do lado direito de R3 será de 0,6V permitindo ou não a polarização do transístor T2 dependendo da posição do cursor de P1. Se usar-mos uma carga que necessite de uma corrente superior à ajustada, a tensão sobre R3 aumentará pola-rizando mais o transístor T2 via P1 limitando a corrente. Caso seja necessário liberar maior corrente deveremos posicionar o cursor de P1 para o seu lado de cima (sentido horário).

DIAGRAMA ATUALIZADO

Retirei as ligações que vão para o Voltímetro/amperímetro pois não vão ser utilizadas, o trafo para as tensões de 5V é necessário pela referencia de tensão negativa, não podendo ser removido.

Montei este circuito de carga eletrônica para verificar a queda de tensão:

em 12V - 5A teve uma queda de 1V... não gostei do resultado mas enfim, esta funcionando a mais de um ano!!!

Logo mais posto fotos da fonte montada, as pilhas estão carregando no momento!

Obrigado a todos!

7 de março de 2017

hum... sei que os valores* podem mudar no futuro... mas por volta de quanto vai custar só o material para circuito e montagem... só por curiosidade ^^ ?

Bruno R Ruinho · 7 de março de 2017

Bom Dia !@Bommu Perneta

O mais caro que paguei neste circuito foi o Trafo, pois mandei enrolar 0-36 junto com o de 15+15 para não ter 2 transformadores no gabinete, na epoca paguei 90 reais na http://www.transformadoresminuzzi.com.br/.

Mas você pode fazer como muitos no forum de pegar o trafo em algum inversor sucateado, dependendo vai sair com mais corrente.

Os principais componentes ("mais caros depois do trafo"):

TIP142 - 4,73 (x3 = 14,19)
BD138 - 0,45
BD137 - 0,53
BF422 - 0,36
LM7805 - 0,75
LM7905 - 1,18
1N4148 - 0,40 - 10 PÇs
1N4007 - 0,60 - 10 PÇs
2K2 - 5W - 0,91
3K3 - 5W - 1,16
PONTE RETIFICADORA - 8A - 3,99
POT - 5K - 0,94
POT - 2K2 - 5,64

Soma: 31 + 90 do trafo = R$120

Peguei os custos no site:http://www.soldafria.com.br/index.php

Bruno R Ruinho · 7 de março de 2017

graia · 10 de março de 2017

Bacana,@Bruno R Ruinho , no trabalho final muito bonita e funcional, tu que ja montastes a estabilidade dela é boa? com certeza é fácil de montar, to na duvida entre essa sua ai e uma da revista Elektor la no final da década de 80, em pouco tempo decido ai e posto os resultados.

cesardelta1 · 11 de março de 2017

Em 07/03/2017 às 10:36, Bruno R Ruinho disse:

TIP142 - 4,73 (x3 = 14,19)
BD138 - 0,45
BD137 - 0,53
BF422 - 0,36
LM7805 - 0,75
LM7905 - 1,18
1N4148 - 0,40 - 10 PÇs
1N4007 - 0,60 - 10 PÇs
2K2 - 5W - 0,91
3K3 - 5W - 1,16
PONTE RETIFICADORA - 8A - 3,99
POT - 5K - 0,94
POT - 2K2 - 5,64

Soma: 31 + 90 do trafo = R$120

Saudade de São Paulo!

Aqui no ES esses componentes são o triplo do preço, isso quando acha pra comprar, até componentes simples de uso diário, as vezes não se acha.

Muito boa sua montagem Bruno, parabéns.

@graia vou meter o bedelho aqui.

Eu montaria essa fonte aqui, a da elektor é muito boa, tem até umas versões atualizadas na net ( procure por "dicas do zébio elektor") mas ela é muito mais chata de montar, tem muito mais componentes e tem uns "sensores" desnecessários no esquema.

A vantagem e a desvantagem dessa aqui é que ela é uma fonte discreta. (sem CI)

Bruno R Ruinho · 11 de março de 2017

Obrigado pessoal! Estou com uma placa dela que refiz as trilhas para dar uma otimizada no tamanho, mas não consegui, está 50% montada depois posto aqui.

A estabilidade dela é uma coisa que fiquei em dúvida e gostaria dá ajuda de todos para melhorarmos esse circuito.

Fiz o teste de corrente máxima (5A):

5v deu uma queda de tensão 0,9v = 4,1v

12v queda de 1v = 11v

30v queda de 1v = 29v

Não sei o porque isso está ocorrendo, a ponte retificadora usada é para 10A e o capacitor 4700uF x 63v .

Acredito que não seja essa parte. Onde posso analisar em cima dos TIPs?

Qual ano e edição que saiu essa fonte dá Elektor? Para dar uma olhada.

@graia @cesardelta1

Spoiler

cesardelta1 · 11 de março de 2017

No blog do picco tem essa edição porém tem tanta revista lá que, só se você tiver com tempo sobrando mesmo.

Tem a versão do zébio que é revisada e atualizada, mas tem também a versão original.

https://dicasdozebio.com/2014/06/12/projeto-fonte-de-alimentacao-cc-profissional-0-40v-0-4a/

faller · 11 de março de 2017

10 horas atrás, Bruno R Ruinho disse:

Obrigado pessoal! Estou com uma placa dela que refiz as trilhas para dar uma otimizada no tamanho, mas não consegui, está 50% montada depois posto aqui.

A estabilidade dela é uma coisa que fiquei em dúvida e gostaria dá ajuda de todos para melhorarmos esse circuito.

Fiz o teste de corrente máxima (5A):

5v deu uma queda de tensão 0,9v = 4,1v

12v queda de 1v = 11v

30v queda de 1v = 29v

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Essa estabilidade é péssima.. Só para lhe dar como exemplo veja ai o resultado do teste que fiz na fonte que montei, claro que mais simples, sem circuito impresso sem nada, numa montagem autoportante, com fios adequadamente dimensionados..

Ajustei uma tensão média na fonte a ponto dela entregar 10 Amperes a um banco de resistores de potência. A tensão lida em seu voltímetro deu o valor de 10,40 Volts como se vê na figura em sua parte de cima.

Desligando a carga, (parte inferior da foto)ou seja, com zero Amperes de saída, a tensão ficou em 10,42 Volts, ou seja, uma variação de 0,02 Volts em variação de zero a 10 Amperes. 20 mili volts foi portanto a variação de tensão dessa fonte dai, coisa pelo menos 50 vezes melhor que a fonte que estás tentando montar e com uma variação do dobro de corrente...

E isso dai com uma fonte consideravelmente mais simples do que essa da Elektor. Veja o esquemático e a descrição da montagem da mesma:

Link:

Citação

Andre Leao · 12 de março de 2017

Em que local você está medindo a tensão quando extrai a máxima corrente da fonte ? Pode ter queda de tensão na própria fiação. Meça diretamente nos bornes de saída da fonte.

Uma queda de 0,9V com 5V/5A é um pouco alto. Se for levar em conta, é uma queda de quase 20%.

O engraçado é que a queda de tensão está sendo praticamente a mesma, independente da potência drenada da fonte. Pode ser que tenha alguma coisa errada no amplificador de erro.

Bruno R Ruinho · 12 de março de 2017

Vou abrir ele é medir direto da PCB e fazer a medição em cima dos transistores no vazio e em carga e posto aqui, não me lembro da bitola dos fios que utilizei.

Abraço!

graia · 21 de março de 2017

Em 10/03/2017 às 21:03, cesardelta1 disse:

Saudade de São Paulo!

Aqui no ES esses componentes são o triplo do preço, isso quando acha pra comprar, até componentes simples de uso diário, as vezes não se acha.

Muito boa sua montagem Bruno, parabéns.

@graia vou meter o bedelho aqui.

Eu montaria essa fonte aqui, a da elektor é muito boa, tem até umas versões atualizadas na net ( procure por "dicas do zébio elektor") mas ela é muito mais chata de montar, tem muito mais componentes e tem uns "sensores" desnecessários no esquema.

A vantagem e a desvantagem dessa aqui é que ela é uma fonte discreta. (sem CI)

OK, @cesardelta1, com certeza a da revista Elektor é um pouco mais complicada de se montar, esses sensores que você citou são muito importantes se usar cabos longos, mas ela é muito bem dimensionada e tem os CIs comparadores que desempenham um papel fundamental de estabilidade e proteção, eu já vi uma de perto é a unica que eu vi feita a mão que vai de 0 ao máximo, com um bom equipamento de medição acoplado da pra ver a corrente em miliamperes, se o tempo e a cabeça ajudarem e começar logo o frio la estância do veio monto as duas, ou pelo menos tento.

Abração a todos.