Circuito para fonte linear simétrica variável

rmlazzari58 · 27 de janeiro de 2023

Pessoal, gostaria de montar uma fonte de bancada simétrica mas não estou encontrando esquema satisfatório no Google. Penso em algo como

Se desse para usar um trafo que tenho aqui, 31-0-31v no secundário, antes da retificação, acho que uns 3A... dá uns 86v (43-0-43v) depois de retificado.

Se pudesse, gostaria de que fosse realmente simétrica, não daquelas que a tensão entre o positivo e o terra é regulada por um potenciômetro, e a tensão entre terra e negativo por outro (ainda que ambos os potenciômetros estejam montados num único "tambor"), porque nesses potenciômetros comuns sempre tem diferença entre cada uma das resistências...

Inspiração: fontes profissionais de milhares de reais bem acima do meu budget mas também... como aqueles chips (LM1036 ou TDA1524) em que um único potenciômetro simples regula dois canais.

Será que existe algo assim?

Renato.88 · 27 de janeiro de 2023

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

Se desse para usar um trafo que tenho aqui, 31-0-31v no secundário, antes da retificação, acho que uns 3A... dá uns 86v (43-0-43v) depois de retificado.

Até dá, mas tem que fazer um circuito totalmente transistorizado, visto que a maioria dos circuitos integrados do tipo regulador de tensão, ou mesmo os amplificadores operacionais que também podem ser usados para esta finalidade só trabalham com até 36V.

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

Se pudesse, gostaria de que fosse realmente simétrica, não daquelas que a tensão entre o positivo e o terra é regulada por um potenciômetro, e a tensão entre terra e negativo por outro (ainda que ambos os potenciômetros estejam montados num único "tambor"), porque nesses potenciômetros comuns sempre tem diferença entre cada uma das resistências...

Me fez lembrar de uma mesa de som antiga que peguei de um amigo pra consertar, estava com problema na fonte, regulada por transistor e diodo zener. Depois de pelejar pra arrumar acabei levantando o circuito dela, pois achei interessante e achei que poderia ser útil algum dia.

Neste circuito tem um único diodo zener pra regular o + e o - simétrico. Depois vou postar aqui.

Sérgio Lembo · 27 de janeiro de 2023

Difícil não é. O esquema é até simples, se baseia em operacional. Mesmo que as tensões superem a alimentação do operacional dá para fazer mini-fontes internas de baixa corrente para tais operacionais, zener + transistor, simples assim. A questão é que por ser linear e com tensões médias vai esquentar um bocado, faz parte. Supondo que a use para baixa tensão na saída com alta corrente vai ter uns 40W de aquecimento por braço. Haja dissipador, vai ter que utilizar ventilação forçada.

Renato.88 · 27 de janeiro de 2023

1 hora atrás, Sérgio Lembo disse:

A questão é que por ser linear e com tensões médias vai esquentar um bocado, faz parte. Supondo que a use para baixa tensão na saída com alta corrente vai ter uns 40W de aquecimento por braço. Haja dissipador, vai ter que utilizar ventilação forçada.

Esse tipo de fonte entendo que fica mais destinado a testes com circuitos eletrônicos de baixa potência que precisam de tensão contínua estabilizada e sem ruídos.

Não faz sentido uma fonte dessas pra sair alimentando motores ou amplificadores de som potentes que demandam muita corrente.

Eu mesmo tenho algumas dessas fontes lineares que eu mesmo construí, usei eletrônica simples como o CI LM350 em uma, o LM723 em outra e uma terceira que ainda não terminei fiz um sistema com o LM358 e vários transistores.

Porém em todas elas tem uma saída fixa de 5V estabilizados para alimentar circuitos lógicos e outra de 12V sem nenhum regulador (só diodo e capacitor) pra teste de peças automotivas ou coisas brutas que podem esquentar o circuito regulador.

E quanto a fonte da mesa de som, veja:

Era assim mesmo, a mesa funcionava com toda essa tensão porque era feita para alimentar vários amplificadores ao mesmo tempo.

Mas indo ao que interessa, nesse circuito se colocar um potenciômetro no lugar de R3, R4 ou mesmo dos dois. A tensão varia igual dos dois lados pois veja que a referência para a tensão negativa vem lá de cima do positivo.

Óbvio que para o seu transformador de tensão menos teremos que mexer no valor dos resistores e também do diodo zener.

E para uma maior corrente, os transistores de potência podem ser substituídos por outros mais potentes.

Sérgio Lembo · 27 de janeiro de 2023

8 minutos atrás, Renato.88 disse:

Não faz sentido uma fonte dessas pra sair alimentando motores ou amplificadores de som potentes que demandam muita corrente.

Concordo plenamente contigo mas talvez seja interessante em protótipos e ensaios de potência. No caso do protótipo, uma vez ajustado o projeto parte-se para uma fonte mais adequada. É para bancada mesmo.

Caso use R10 e R11 entre 39k e 47k com precisão de 1% o ajuste de simetria pode ser trocado para 1k, dando mais precisão ao ajuste.

R10 e R11 tem que ser obrigatoriamente iguais.

Sérgio Lembo · 27 de janeiro de 2023

Um possível ripple na saída poderá ser causado se houver ripple em +12. Verifique com um osciloscópio e se for o caso troque D5 pelo TL431 que resolve a questão. D6 não necessita ser alterado.

rmlazzari58 · 27 de janeiro de 2023

9 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

Supondo que a use para baixa tensão na saída com alta corrente vai ter uns 40W de aquecimento por braço. Haja dissipador, vai ter que utilizar ventilação forçada

A ideia é o contrário*: tensão alta e corrente... bem, corrente mais ou menos. Talvez até um pouco mais que esses 40w... Mas não acho que ventilação forçada seja problema. Juntando com

10 horas atrás, Renato.88 disse:

os amplificadores operacionais que também podem ser usados para esta finalidade só trabalham com até 36V

talvez seja boa ideia ter mais um trafo pequeno, auxiliar, digamos 10-0-10, para uns 800mA, para a ventoínha e os opamps. Aí não teria nem que se preocupar com os zener D5 e D6, lá... E também já pouparia tudo que o trafo principal pode fornecer, só para o som.

Dos dois esquemas acima, o que não usa ampop parece mais fácil de fazer a PCB. Mas não entendi uma coisa: um pot no lugar de R3 e outro, de R4? E de quanto seriam esses pots?

Já o que usa ampop, talvez o pot de ajuste de simetria pudesse ser um trimpot: ajustou, tá ajustado. E no painel ficaria só o ajuste de tensão, mesmo. Além disso, usa dois TIP para cada lado, o que ajuda a evitar que queimem, né?

Falando nisso, como não tem nada para limitar a corrente, e se a carga começar a pedir demais? Será que tem como colocar um fusível ou algo que corte os dois braços... alguma proteção até para o trafão não queimar?

Vi uma vez um vídeo para um fusível eletrônico bem simples, mas acho que só protege contra curto-circuito... será? Se puderem dar uma olhada:

* - A ideia começou assim: comprei um osciloscópio Hantek virtual, desses que conecta no notebook e quando chegar gostaria de fazer uns testes usando o amplificador de áudio LM3886, variar a tensão de alimentação e verificar a tensão que vai para os alto falantes, coisas assim... Esse LM3886 suporta até 84v (42-0-42v). Além disso já houve vezes em que foi necessária tensão simétrica para outras coisas, opamps por exemplo, e eu não tinha. Sei lá, parece uma boa ideia ter uma fonte de bancada assim.

Renato.88 · 27 de janeiro de 2023

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

Dos dois esquemas acima, o que não usa ampop parece mais fácil de fazer a PCB. Mas não entendi uma coisa: um pot no lugar de R3 e outro, de R4? E de quanto seriam esses pots?

Somando os dois ali são 21k, ou seja, um potenciômetro de 20k no lugar.

Mas este circuito, tem que mexer nele pra adequar a sua necessidade.

Depois vou tentar ver ali no simulador mesmo se é possível regular de 0 a 36V (não vai chegar aos 41 da sua fonte porque tem as quedas e também fica instável).

Sérgio Lembo · 27 de janeiro de 2023

2 horas atrás, rmlazzari58 disse:

A ideia é o contrário*: tensão alta e corrente... bem, corrente mais ou menos. Talvez até um pouco mais que esses 40w... Mas não acho que ventilação forçada seja problema. Juntando com

Com a saída alta o aquecimento é menor, fica menos tensão no transistor de saída.

rmlazzari58 · 29 de janeiro de 2023

No circuito que você trouxe, Sérgio, algumas dúvidas:

- Tirando R1 e R2, que tanto os ampops quanto a ventoínha vão ser alimentados com um trafo auxiliar de 10-0-10 / 800mA no secundário antes da retificação, as outras R precisam ser mais parrudas que esses comuns de 1/8w? Especialmente R5, R6, R14 e R15, as de 0,1Ω...

(Se bem que talvez alguém no futuro queira aproveitar o circuito como está usando apenas 1 trafo... nesse caso, R1 e R2 podem ser comuns ou teriam que ser mais parrudas? 1w daria conta?)

- Que tal colocar um pot de 1KΩ em série com o de 10kΩ para ajuste da tensão de saída, para ter ajuste fino e ajuste grosso? Ou os dois de 5kΩ cada em série? O que seria melhor para ter um ajuste grosso e outro fino?

- Que tal Q1 = BC548 e Q2, BC558?

- E quanto aos TIP, Q3, Q4, Q5 e Q6... que tal TIP35C e TIP36C? Tem uma tabela fácil aqui (clique)... Mas vi que existe uns outros TIP não só em configuração Dalington como com encapsulamento de metal, talvez mais adequados à dissipação de calor. Que você acha?

Por fim, para o ajuste de simetria, estava pensando no seguinte: que tal a saída + da fonte ir para a entrada não inversora de um 3o. ampop, a saída - ira para a entrada inversora e na saída desse ampop ir uns leds que indicariam se a simetria está ok ou se o pot de ajuste de simetria precisaria ir um pouco para para a esquerda ou um pouco mais para a direita... ou algo assim? Ou talvez um galvanômetro, rs... (Não sei se é possível mas que ficaria bacana, acho que ficaria, rs...)

Sérgio Lembo · 29 de janeiro de 2023

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

R1 e R2 podem ser comuns ou teriam que ser mais parrudas? 1w daria conta?)

Tranquilo. Elas se destinam a ajudar dividir a corrente de saída entre os 2 transistores em paralelo. Até 1/2W dá conta.

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

Que tal colocar um pot de 1KΩ em série com o de 10kΩ para ajuste da tensão de saída, para ter ajuste fino e ajuste grosso? Ou os dois de 5kΩ cada em série? O que seria melhor para ter um ajuste grosso e outro fino?

Fica à vontade do freguês e sai mais barato que um pot de 5 voltas.

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

Que tal Q1 = BC548 e Q2, BC558?

Não. Pelo que entendi a fonte vai ter mais de 30V em cada braço em relação ao GND. Então os transistores tem que ter no mínmo 60V de Vce. os modelos citados são para 30V.

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

E quanto aos TIP, Q3, Q4, Q5 e Q6... que tal TIP35C e TIP36C? Tem uma tabela fácil aqui (clique)... Mas vi que existe uns outros TIP não só em configuração Dalington como com encapsulamento de metal, talvez mais adequados à dissipação de calor. Que você acha?

Pode ser até os Tip 35A e TIP36A de 60V. o C é de 100V. A fonte prevê até 3A, com 2 em paralelo fica 1,5A por transistor. Nessa corrente o ganho deles é excelente e Q1 e Q2 serão pouco exigidos. Inclusive o resistor do coletor de Q1 e Q2 se destinam a aquecer no lugar dos transistores.

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

Por fim, para o ajuste de simetria, estava pensando no seguinte: que tal a saída + da fonte ir para a entrada não inversora de um 3o. ampop, a saída - ira para a entrada inversora e na saída desse ampop ir uns leds que indicariam se a simetria está ok ou se o pot de ajuste de simetria precisaria ir um pouco para para a esquerda ou um pouco mais para a direita... ou algo assim? Ou talvez um galvanômetro, rs... (Não sei se é possível mas que ficaria bacana, acho que ficaria, rs...)

O ajuste de simetria deve ser feito por um multivolta pequeno na placa. Sobre o circuito supervisor, vai ter a mesma dificuldade de análise que o circuito que faz a simetria. Só faz sentido em circuitos que exijam redundância. Não é o caso.

Complementando, dá para fazer a fonte sem o paralelismo mas fica a dificuldade em refrigerar o transistor. Ao dividir o calor em 2 componentes as coisas ficam mais fáceis. O mesmo dissipador melhora em 40% a capacidade de refrigeração. Te.m apenas que ter inteligência no momento de fixar os transistores no dissipador. No desenho abaixo é como deve ser dividido o espaço do dissipador entre 2 transistores que terão a mesma exigência (nosso caso)

rmlazzari58 · 31 de janeiro de 2023

Antes de mais nada gostaria de pedir desculpas ao @Renato.88, ao @Sérgio Lembo e a quem mais tiver lendo esse tópico, e me corrigir:

O trafo que tenho para esse projeto tem saída no secundário de 44vac, com tap central. Ou seja, é 31-0-31vdc depois da retificação.

Eu cometi esse erro porque anotei do lado do secundário, os 31-0-31v, para facilitar a conta "vezes 1,4142". Mas media agora e dá 22-0-22vac...

Mas vamos lá...

Em 29/01/2023 às 19:49, Sérgio Lembo disse:

Não. Pelo que entendi a fonte vai ter mais de 30V em cada braço em relação ao GND. Então os transistores tem que ter no mínimo 60V de Vce. os modelos citados são para 30V.

Encontrei BC546/556, para até 65v. Mas como 65v é muito perto de 60v, talvez seja melhor usar logo da série BD, o BD139/140. Um dos pontos legais é que esses BD tem placa de metal para fixar num dissipador. Por outro lado, o ganho do BD é 40~250, diferente dos BC, que é 75~250... que tal?

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Agora, mudando de concepção, mesmo correndo o risco de falar bobagem... e se a regulagem de tensão fosse posta antes da retificação? Algo como um dimmer que tivesse 44vac na entrada e pudesse variar a saída entre esse máximo e até zerar. Só depois de regular essa tensão é que iríamos para a retificação. O tap central da saída do secundário só apareceria depois dos diodos de retificação, iria direto para os capacitores de filtragem de ripple e daí para o bourne GND do painel. O que me pareceu legal nessa ideia é que, segundo meus parcos conhecimentos, sempre haverá simetria.

Será que funciona?

Renato.88 · 31 de janeiro de 2023

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

O trafo que tenho para esse projeto tem saída no secundário de 44vac, com tap central. Ou seja, é 31-0-31vdc depois da retificação.

Eu cometi esse erro porque anotei do lado do secundário, os 31-0-31v, para facilitar a conta "vezes 1,4142". Mas media agora e dá 22-0-22vac...

Não importa muito, dá praticamente no mesmo.

Só que assim facilita fazer com circuito integrado, sem ter que ficar usando diodo zener ou outra fonte por fora.

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

Encontrei BC546/556, para até 65v

Os BC546/556 que conheço são para 80V, veja lá no circuito que postei. A fonte fornece 65V e usaram deles por lá.

Mas como agora descobriu que a tensão é mais baixa, pode usar o BC547/557. Esses são para 50V.

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

talvez seja melhor usar logo da série BD, o BD139/140. Um dos pontos legais é que esses BD tem placa de metal para fixar num dissipador. Por outro lado, o ganho do BD é 40~250, diferente dos BC, que é 75~250... que tal?

Esses transistores são de outra família, não servem pra substituir os BC54x e 55x.

Tem alguns casos que é possível trocar, mas na maioria das vezes não dá certo.

1 hora atrás, rmlazzari58 disse:

Agora, mudando de concepção, mesmo correndo o risco de falar bobagem... e se a regulagem de tensão fosse posta antes da retificação? Algo como um dimmer que tivesse 44vac na entrada e pudesse variar a saída entre esse máximo e até zerar. Só depois de regular essa tensão é que iríamos para a retificação. O tap central da saída do secundário só apareceria depois dos diodos de retificação, iria direto para os capacitores de filtragem de ripple e daí para o bourne GND do painel. O que me pareceu legal nessa ideia é que, segundo meus parcos conhecimentos, sempre haverá simetria.

Será que funciona?

Esse tipo de fonte existe, geralmente em uso industrial. Funciona com SCRs.

O ruim é que ao cortar a senoide o ripple fica enorme, difícil de filtrar com capacitores. Principalmente quando a tensão está mais baixa, se tornará uma fonte ruidosa ruim na alimentação de circuitos eletrônicos.

Onde trabalho tem fonte dessas, são muito antigas. Usam elas pra testar motores elétricos de 12V e mesmo assim as vezes dá problema, pois tem uns tipos de motores que tem uns sensores eletrônicos.

E olha que são ligadas na rede trifásica, mesmo com 3 senoides ainda não é 100%