Capacitores, como calculá-los?

[carlosad]

Boa noite galera!

Seguinte, minha dúvida é sobre o cálculo de capacitores.

Como posso calcular a capacitância para diminuir (a níveis toleráveis) a oscilação de uma tensão num circuito?

Exemplo: Quero fazer (só pra treinar e quem sabe usá-la) uma fonte regulada. Vi vários projetos na net. A maioria usando ponte retificadoras para conversão da CA em CC e usando capacitores para diminuir a oscilação resultante da ponte de diodos. Porém, cada projeto usa capacitores diferentes para a mesma tarefa. Como eu posso calcular o melhor capacitor para meu caso?

Grande abraço.

Carlos Duarte

[faller]

Conforme o caso, melhor seria se preocupar menos com os capacitores e adotar um regulador linear em CI para estabilizar a tensão da fonte.

Existem CIs de tensão fixa bem como com capacidade de ajustar a tensão da fonte

Procure pelas linhas 78XX onde XX é a tensão, típicamente 05, 08, 12, 15, etc

Ou pelos ajustáveis LM317, LM350 ou LM338, com capacidade de oferta de até 1,5, 3 e 5 Amperes respectivamente..

[arh]

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAANIwAH/circuitos-retificadores-com-filtro-capacitivo

[carlosad]

Conforme o caso, melhor seria se preocupar menos com os capacitores e adotar um regulador linear em CI para estabilizar a tensão da fonte.

Existem CIs de tensão fixa bem como com capacidade de ajustar a tensão da fonte

Procure pelas linhas 78XX onde XX é a tensão, típicamente 05, 08, 12, 15, etc

Ou pelos ajustáveis LM317, LM350 ou LM338, com capacidade de oferta de até 1,5, 3 e 5 Amperes respectivamente..

beleza faller?

Cara, sim, vou usar o lm317, pois não preciso de corrente alta, 1A ta muito mais do que bom. Mas mesmo usando o lm 317 ou afins (lm350 ou lm338), todos os projetos que encontrei usam capacitores.

Agora pintou outra dúvida! Esses capacitores seriam pra dar mais uma limpada no ruido de linha ou to falando besteira e a função deles, neste caso é outra?

http://www.ebah.com.br/content/ABAAAANIwAH/circuitos-retificadores-com-filtro-capacitivo

beleza hamdam?

Cara, valeu aí, vou dar uma lida no artigo...

Grande abraço a todos.

[arh]

boa noite amigo, no link que te passei a matematica é meio pesada, veja este aqui

http://pt.scribd.com/doc/20602566/6/Retificacao-e-filtragem-capacitiva

começa na pagina 58.

Agora pintou outra dúvida! Esses capacitores seriam pra dar mais uma limpada no ruido de linha ou to falando besteira e a função deles, neste caso é outra?

abra o link e vai pra pagina que falei, e você vera a resposta de cara. abraço

[Felipe285]

Agora pintou outra dúvida! Esses capacitores seriam pra dar mais uma limpada no ruido de linha ou to falando besteira e a função deles, neste caso é outra?

Amigo, até onde eu sei são para filtrar a linha logo depois dos diodos/ponte retificadora. Não tem muito mistério de quantos capacitores usar, apenas siga o projeto caso estiver copiando um.

Abraço!

[carlosad]

boa noite amigo, no link que te passei a matematica é meio pesada, veja este aqui

http://pt.scribd.com/doc/20602566/6/Retificacao-e-filtragem-capacitiva

começa na pagina 58.

abra o link e vai pra pagina que falei, e você vera a resposta de cara. abraço

Opa, beleza? Cara, dei uma lida (super, mega, ultra rápida) e gostei da apostila... Vou ler com calma agora... Deu até vontade de fazer o curso no senai...

Amigo, até onde eu sei são para filtrar a linha logo depois dos diodos/ponte retificadora. Não tem muito mistério de quantos capacitores usar, apenas siga o projeto caso estiver copiando um.

Abraço!

Felipe, beleza?

Cara, eu não quero simplesmente copiar, quero aprender e entender o que está sendo feito e, posteriormente, fazer minhas próprias alterações e consequentemente minhas novas versões, entende?

Sobre a fonte que citei anteriormente, foi só de exemplo, mesmo porque é um circuito simples e fácil de estudar (para, assim como eu, quem ta começando). Quero aprender no geral como funciona e como poderia calculá-los noutras situações que eu precise de um filtro básico.

Grande abraço.

[faller]

Entenda os capacitores de uma fonte de alimentação como pequenos depósitos de energia. Note que os diodos que vem após o transformador só deixam passar corrente se a tensão do lado do transformador for maior que a tensão sobre os capacitores, eles agem como um registro, uma válvula que só deixa passar corrente se a tensão em seu anodo for maior que a do catodo (aonde estão os capacitores)..

Desse modo, por pouco tempo, muito pouco tempo a corrente pelos diodos passa e logo se acumula, sob forma de tensão, sobre os capacitores. Dali para diante, até o próximo semiciclo, os diodos, e o transformador em nada contribuem, para nada servem e somente o capacitor, tal qual um acumulador, estará entregando energia a carga..

Toda a energia será retirada dos capacitores e desse modo sua tensão vai caindo..

O capacitor age ai nesse caso como um pequeno acumulador e deve ter seu dimensionamento adequado para que consiga sustentar a corrente exigida à saída da fonte pela carga, até que o próximo semiciclo venha recarregar esse pequeno acumulador..

Veja ai, num gráfico, como acontece na prática..

Em vermelho a tensão sobre o capacitor. Note que sobe junto com a do transformador (em azul) e depois cai até o próximo semiciclo. A razão, a inclinação dessa queda dai vai depender da corrente que a carga estaraá toimando da fonte e da capacitância do capacitor ai colocado..

A corrente no diodo e no transformador será essa que ai está mostrada em preto. Note que ela acontece aos picos e seu valor será muitas vezes maior que aquele da corrente média que a carga estará pedindo:

Note que tanto os diodos quanto o transformador tem um tempo curto, bem curto, para entregar toda a carga de que é necessário para a saída. Por isso a corrente no tranformador e nos diodos será substancialmente maior que a corrente média de saída..

O dimensionamento dos capacitores de filtragem AC não é tão crítico assim, permite uma grande variação. Por ai na Internet existem várias teorias de como bem fazer isso dai..

Se muito pequeno o valor dessa capacitância do mesmo, ele vai se descarregar muito e a tensão pulsante residual sobre ele será alta e, conforme a aplicação, poderá atrapalhar. Se demasiadamente alta essa sua capacitância, menor o tempo que deixará para que o diodo e transformador "passe" a energia que a carga necessita, e desse modo, maiores os picos de corrente, e também maiores as perdas nessa operação..

[carlosad]

Se muito pequeno o valor dessa capacitância do mesmo, ele vai se descarregar muito e a tensão pulsante residual sobre ele será alta e, conforme a aplicação, poderá atrapalhar. Se demasiadamente alta essa sua capacitância, menor o tempo que deixará para que o diodo e transformador "passe" a energia que a carga necessita, e desse modo, maiores os picos de corrente, e também maiores as perdas nessa operação..

beleza faller? Cara, é bem aí que quero chegar. Como calcular a melhor capacitância para meu caso! Quais as medidas que tenho que ter e quais são os cálculos necessários?

A outra dúvida que me surgiu agora (além da anterior que ainda tenho.. kkk). Caso eu coloque por engano um capacitor com capacitância muito alta e tenha grandes picos de corrente, posso colocar um limitador de corrente na saída dos capacitores ou o próprio lm317 ja faz esse serviço?

Grande abraço.

[rafael.luc]

Os calculos sao bem relativos, pois depende do tipo de carga ou circuito que vai usar, uma carga mais indutiva requer mais capacitancia, assim como cargas que tem pico de correntes em alguns instantes (motor por exemplo).

Outros circuitos tem desacopladores para rejeitarem o ripple da fonte e requer menos.

Como calculo genérico, pode se assumir 1000uF por amper para uma tensão baixa ate 35V, para tesao mais alta pode diminuir a capacitancia pois a energia armazenada (joules) nos capacitores é produto da capacitancia pela tensão.

Caso eu coloque por engano um capacitor com capacitância muito alta e tenha grandes picos de corrente, posso colocar um limitador de corrente na saída dos capacitores ou o próprio lm317 ja faz esse serviço?

Capacitor alto onde? antes ou depois do regulador, depois do regulador nao faz sentido e tera problemas.

[carlosad]

Os calculos sao bem relativos, pois depende do tipo de carga ou circuito que vai usar, uma carga mais indutiva requer mais capacitancia, assim como cargas que tem pico de correntes em alguns instantes (motor por exemplo).

Outros circuitos tem desacopladores para rejeitarem o ripple da fonte e requer menos.

Como calculo genérico, pode se assumir 1000uF por amper para uma tensão baixa ate 35V, para tesao mais alta pode diminuir a capacitancia pois a energia armazenada (joules) nos capacitores é produto da capacitancia pela tensão.

Opa, beleza Rafael?

Cara, com a ajuda de vocês to começando a entender... (as vezes eu demoro um pouco a "pegar no tranco").

Capacitor alto onde? antes ou depois do regulador, depois do regulador nao faz sentido e tera problemas.

Seria antes. Vamos supor que eu não conhecesse o calculo genérico de 1000uF por Amper e colocasse capacitores (um ou mais) que somassem 10000uf para uma corrente de 1A (só um exemplo exagerado para entender) entre a saída da ponte retificadora e do regulador.

Grande abraço.

[rafael.luc]

Seria antes. Vamos supor que eu não conhecesse o calculo genérico de 1000uF por Amper e colocasse capacitores (um ou mais) que somassem 10000uf para uma corrente de 1A (só um exemplo exagerado para entender) entre a saída da ponte retificadora e do regulador.

Grande abraço.

O trafo tem ter potencia pra carregar um capacitor dessa capacitancia, voce tera varios problemas, saturacao do núcleo do secuntario e outros com o curto que capacitores tem quando estão descarregados, podendo ou queimar os diodos da retificacao ou o secundario do trafo.

Se a tensão for baixa (ex uns 10-18V) geralmente se usa 2200uF em vez de 1000uF

[faller]

A outra dúvida que me surgiu agora (além da anterior que ainda tenho.. kkk). Caso eu coloque por engano um capacitor com capacitância muito alta e tenha grandes picos de corrente, posso colocar um limitador de corrente na saída dos capacitores ou o próprio lm317 ja faz esse serviço?

Limitador de corrente??? Não, os seus diodos e seu transformador terão de processar essa corrente, afinal, a saída necessita por exemplo de 1 Ampere contínuo de corrente e ai, por ter capacitor de muito alto valor, o tempo que os diodos conduzem é, digamos, de 5% do tempo total..

Veja, só como um exemplo hipotético.. Imagine uma carga drenando 1 Ampere o tempo todo e seu capacitor se carregando por somente 5% desse tempo. De cara, basta um mínimo de inteligência para saber que não vai poder passar somente 1 A pelos diodos e pelo transformador e sim 20 Vezes mais, pois tem somente 5% do tempo para se carregar, certo???

Ora, se colocares ai um limitador, não terás energia suficiente armazenada nos capacitores e a tensão de saída cairá com certeza..

Entenda o mecanismo no tempo amigo...

O capacitor consegue entregar a carga o tempo todo, 1 Ampere, continuamente...

Os diodos e o transformador tem um tempo de 5% do todo para suprir esse capacitor com a energia que ele tem de entregar na saída.. Por somente 5% do tempo estará aberta a porta para o carregamento do capacitor e 100% do tempo está aberta a porta de saída, de descarregamento desse capacitor. Evidente que essa corrente de carregamento terá de ser muito, mas muito maior, que aquele 1 ampere de saída...

Desse modo tanto maior o capacitor menor esse tempo.. Limitar essa corrente ai é o caminho errado para se resolver o problema... Deixe que a corrente fique elevada, os diodos e o transformador aguentam (até certo ponto) mas as perdas aumentam..

[carlosad]

... Se a tensão for baixa (ex uns 10-18V) geralmente se usa 2200uF em vez de 1000uF

beleza Rafael? Supondo então se eu queira fazer uma fonte de 12V regulada ou uma fonte ajustável de 1,25V a 12V, o capacitor que posso usar é este de 2200uF?

Limitador de corrente??? Não, os seus diodos e seu transformador terão de processar essa corrente...

beleza faller? Ahhh, entendi agora! Valeu!

Galera, continuando minha dúvida sobre cálculos de capacitores. Eu encontrei um projeto onde o cara estava apenas convertendo CA em CC. Em vez de usar um transformador, ele apenas estava ligando a ponte retificadora diretamente "na tomada" em 220v e usando 2 capacitores, um eletrolítico de 22uF e um de poliéster de 0,1uF (100nF) em paralelo antes do lm317.

Então quanto maior a tensão, menor poderá ser a capacitância dos capacitores?

Grande abraço.

[carlosad]

beleza Rafael? Supondo então se eu queira fazer uma fonte de 12V regulada ou uma fonte ajustável de 1,25V a 12V, o capacitor que posso usar é este de 2200uF?

beleza faller? Ahhh, entendi agora! Valeu!

Galera, continuando minha dúvida sobre cálculos de capacitores. Eu encontrei um projeto onde o cara estava apenas convertendo CA em CC. Em vez de usar um transformador, ele apenas estava ligando a ponte retificadora diretamente "na tomada" em 220v e usando 2 capacitores, um eletrolítico de 22uF e um de poliéster de 0,1uF (100nF) em paralelo antes do lm317.

Então quanto maior a tensão, menor poderá ser a capacitância dos capacitores?

Grande abraço.

Ops, ninguém?

Grande abraço.

[arh]

acho que a maxima tensão de entrada do LM317 35v.

[carlosad]

acho que a maxima tensão de entrada do LM317 35v.

Opa.. O esquema que vi foi dos nossos amigos "hermanos". Tive a mesma sensação (não é uma tensão alta demais para o regulador?).

O lm317 está sendo ali um regulador de corrente, não de tensão. (isso faz sentido???)

Segue o projeto. http://www.proyectosled.com.ar/2012/03/lampara-led-casera-220v.html (a imagem do esquema está no último video).

Ele dá uma "explanada" nos cálculos no terceiro video.

Grande abraço.

[oceano]

olhem pra a imagem e vão perceber.

as tenoes entre os terminais do lm317 estão dentro dos limites do datasheet mesmo no pior caso.

.

[faller]

Sim o LM317 está usado no modo fonte de corrente. A corrente setada será de 1,25/68 = 18,4 mA, ou seja, uma corrente ideal para o acendimento de cada um dos 69 led's..

O LM 317 não tem uma máxima tensão na sua entrada e sim uma máxima tensão diferencial (entrada - saída) que é de 40 Volts e, conforme os leds usados ai, pode estar ou não sendo respeitada.. Há que se saber a tensão característica dos led's, para multiplicar por 89 deles..

Imagine ser os leds de 3,2 volts tipicamente..

Ora, 89 x 3,2 = 285 Volts A tensão de pico, retificada e filtrada, derivada dos 220 Volts será de 220 x rais de 2 = 220 x 1,4142 = 311 Volts

Tensão de entrada 311 Volts

Tensão sobre os led's @ 18 mA = 285 Volts

Diferencial no CI = 311-285 = 26 Volts.. Completamente dentro da especificação do CI..

[oceano]

carlosad

ja agora a pergunta que penso se deve fazer e :

para que este cicuito?

uma simples resistencia limitava e a variacao da corrente seria de +-2% PP.

algumas pessoas devem ter olhos muito sensiveis!!!

[carlosad]

olhem pra a imagem e vão perceber.

as tenoes entre os terminais do lm317 estão dentro dos limites do datasheet mesmo no pior caso.

Sim o LM317 está usado no modo fonte de corrente. A corrente setada será de 1,25/68 = 18,4 mA, ou seja, uma corrente ideal para o acendimento de cada um dos 69 led's..

O LM 317 não tem uma máxima tensão na sua entrada e sim uma máxima tensão diferencial (entrada - saída) que é de 40 Volts e, conforme os leds usados ai, pode estar ou não sendo respeitada.. Há que se saber a tensão característica dos led's, para multiplicar por 89 deles..

Imagine ser os leds de 3,2 volts tipicamente..

Ora, 89 x 3,2 = 285 Volts A tensão de pico, retificada e filtrada, derivada dos 220 Volts será de 220 x rais de 2 = 220 x 1,4142 = 311 Volts

Tensão de entrada 311 Volts

Tensão sobre os led's @ 18 mA = 285 Volts

Diferencial no CI = 311-285 = 26 Volts.. Completamente dentro da especificação do CI..

Galera, valeu pela explicação.. Agora me fizeram entender um pouco mais sobre o lm317. Valeu mesmo oceano e faller.

faller, li em outro tópico um usuário reclamando da tua teoria. Cara, nos meus tópicos, você pode usar quanta teoria você quiser, pois gosto muito delas. Me ajudam bastante, já que eu não quero apenas copiar um projeto, mas quero entendê-lo primeiro. Faleu pela ajuda (e pelas teorias).

As vezes meu cérebro demora um pouquinho pra pegar no tranco, mas com calma ele vai! :rolleyes:

Mas agora, voltando ao assunto original do tópico... Nos casos desses projetos, em tese, quanto maior a tensão, menor poderá ser a capacitância???

Grande abraço.

[faller]

Mas agora, voltando ao assunto original do tópico... Nos casos desses projetos, em tese, quanto maior a tensão, menor poderá ser a capacitância???

Não, absolutamente não, embora possa parecer.. A capacitância está intimamente ligada a necessidade de corrente na saída..

Imagine duas diferentes topologias para conseguires acender 89 leds..

Uma delas essa ai mostrada, com esses 89 led's em série e sendo acesos a a partir dos 220 Volts com uma corrente de 18 mA.

Outra delas se alimentasses os led's em 12 Volts e colocasses um arranjo de 3 led's em série, mais um resistor, para alimentar 89/3 = 30 conjuntos de 3 led's + um resistor em série..

A corrente necessária nesse segundo caso seria de 30 x 0,018 = 540 mA..

O capacitor que terias de colocar ai para a retificação e filtragem deveria ser de algo como de 500 a 1.000 uF x 16 Volts. Note que não é pela tensão usada ele teria de ser de maior valor mas sim pela corrente, 30 vezes maior que a corrente daquele seu circuito original..

Corrente desse dai, em 12 Volts a a limentar 89 leds 540 mA

Corrente daquele outro, ligado em 220 Volts com 89 led's em série = 18 mA.

Essa diferença de corrente é que define um capacitor de 1000 uF ou um de 40 uF..

Corrente de saída é que define a necessidade da capacitância do elemento capacitivo da filtragem..

Lembra da analogia que fiz ai por cima. O capacitor se comporta como um pequeno acumulador que terá de ter tanto maior capacidade de armazenamento (valor da capacitância) tanto maior for a corrente com que ele se descarrega, ou seja, a corrente de saída do retificador..

[oceano]

Mas agora, voltando ao assunto original do tópico... Nos casos desses projetos, em tese, quanto maior a tensão, menor poderá ser a capacitância???

Grande abraço.

a resposta e NIM --- nem nao nem sim.

depende do circuito que estver a ser alimentado.

como noutras coisas o bom senso deve estar presente.

e claro estudar o circuito e os cumprir valores estipulados nos datasheets.

repare no caso de reguladores : de que servia baixar a tensão se depois chegar a valores absurdos da capacidade, ou de que serve aumentar a tensão e baixar a capacidade se depois vai aumentar a dissipaçao ou mesmo fazer o regulador entrar em modo de protecçao?

na figura abaixo tem o calculo que pediu.

.

[carlosad]

Não, absolutamente não, embora possa parecer.. A capacitância está intimamente ligada a necessidade de corrente na saída..

Puts, é mesmo, pior que nem me toquei disso.. você ja tinha deixado essa reposta entre linhas em posts passados, mas eu não soube "captar vossa mensagem". Valeu novamente faller...

a resposta e NIM --- nem nao nem sim.

depende do circuito que estver a ser alimentado.

como noutras coisas o bom senso deve estar presente.

beleza oceano? Cara, acho que não tive o bom senso anteriormente.. hehehe Valeu aí...

Dúvida sanada... (pelo menos essa) hehehe

Valeu a todos que me ajudaram nessa (faller, hamdan, Felipe285, rafael.luc e oceano). Grande abraço pessoal!

[BCP]

Caso o autor do tópico necessite, o mesmo será reaberto, para isso deverá entrar em contato com a moderação solicitando o desbloqueio.