Fontes Alimentacao Teoria

Lucnio Preza de Arajo http://www.prof2000.pt/users/lpa Pgina 1 de 11

FONTE DE ALIMENTAO

A maioria dos equipamentos electrnicos so alimentados com tenso contnua, normalmente de 3V a 30V. Mas a tenso alternada disponvel nas tomadas de nossas casas de 230V. Para transformar a tenso alternada disponvel na tomada em tenso contnua, temos que utilizar um circuito normalmente conhecido como fonte de alimentao. Veja abaixo o diagrama de blocos de uma fonte de alimentao.

1 Transformador monofsico: A sua funo reduzir o nvel de tenso disponvel nas tomadas 230V, para nveis compatveis com os equipamentos electrnicos.

2 - Rectificador: Transforma a tenso alternada (ca) em tenso contnua (cc) pulsante.

3 - Filtro: Converte a tenso cc pulsante vinda do rectificador em contnua cc com ondulao.

4 - Estabilizador: Tem a funo de transformar a tenso cc com ondulao em tenso cc pura, que a tenso utilizada pelos equipamentos electrnicos.


TRANSFORMADOR

Na maior parte das fontes de alimentao, o transformador baixa o nvel da

tenso de entrada para valores eficazes na faixa de 5V a 24V.

RECTIFICADOR

O rectificador converte tenso alternada em tenso contnua pulsante. Um rectificador pode ser de meia onda, onda completa ou em ponte. O dispositivo utilizado nos rectificadores o dodo, devido sua caracterstica de conduzir a corrente elctrica num nico sentido. RETIFICADOR DE MEIA ONDA

O nome meia onda deriva do facto de apenas um dos semiciclos da tenso de entrada ser aproveitado. Pode ser o semiciclo positivo ou o negativo, dependendo da posio do dodo. Veja abaixo um circuito rectificador de meia onda.

Ns sabemos que a fonte de tenso alternada no tem polaridade definida, ou seja, um terminal ora positivo ora negativo. Vamos convencionar que durante o semiciclo positivo, o terminal superior da fonte seja o positivo e o terminal inferior seja negativo, como mostra a figura abaixo.


Observe que, com esta polaridade da fonte de tenso, o dodo fica polarizado directamente, pois o positivo da fonte est ligado ao nodo, comportando-se o mesmo como um interruptor fechado (conduz). Com o dodo em conduo, os terminais da fonte ficam ligados directamente aos terminais da resistncia de carga (RL), isto significa que a tenso nos terminais da resistncia ser a mesma da fonte, isto , o semiciclo positivo da tenso da fonte aparecer nos terminais da resistncia de carga.

Quando o semiciclo positivo termina, a tenso da fonte entra no semiciclo negativo, isso provoca uma inverso na polaridade da fonte, isto , o terminal superior da fonte passa a ser negativo e o inferior positivo.

Esta inverso na polaridade da fonte faz com que o dodo seja polarizado inversamente no semiciclo negativo, comportando-se como um interruptor aberto (no conduz). Como o dodo est aberto, no h corrente a circular pela resistncia, isso faz com que a tenso aos seus terminais seja nula durante todo o semiciclo negativo. O que o dodo fez na verdade foi deixar passar para a resistncia de carga apenas o semiciclo positivo da tenso da fonte, bloqueando o semiciclo negativo.


Resumindo:

Quando a tenso da fonte entra no semiciclo positivo, o dodo conduz (interruptor fechada) fazendo com que todo o semiciclo positivo da tenso de entrada aparea nos terminais da resistncia de carga. Durante o semiciclo negativo, o dodo no conduz (interruptor aberta) impedindo que o semiciclo negativo chegue aos terminais da resistncia de carga. A tenso nos terminais da resistncia designada por contnua pulsante, contnua porque mantm sempre a mesma polaridade e pulsante porque s aparece na resistncia de carga os semiciclos positivos da tenso da fonte. Vemos abaixo os grficos das tenses da fonte, resistncia e dodo respectivamente. Observe que o semiciclo positivo da tenso de entrada aparece na resistncia de carga e o semiciclo negativo da tenso aparece aos terminais do dodo.

Tenso da fonte

Tenso na resistncia

Tenso no dodo


RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA COM DERIVAO CENTRAL

Como este tambm um circuito que possui dodos, temos que analis-lo nos dois semiciclos da tenso de entrada.

Semiciclo positivo:

Note que nesse semiciclo o dodo D1 conduz e o dodo D2 no conduz. Semiciclo negativo:

Nesse semiciclo acontece o inverso em relao ao semiciclo positivo, porm a

tenso na carga permanece com a mesma polaridade, o que implica no aproveitamento do semiciclo negativo da tenso de entrada como tenso positiva na carga, o que no acontecia com o rectificador de meia onda.


As formas de onda ficaro assim:

Note que em relao ao rectificador de meia onda est a ser entregue carga o dobro de tenso, j que no semiciclo negativo tambm h presena de tenso na carga, e mais, com a mesma polaridade que aquela que entregue no semiciclo positivo, o que implicar em dobrar o valor mdio de tenso na carga.

Tenso de entrada no transformador

Tenso de sada no rectificador

Tenso aos terminais do dodo D1

Corrente no dodo D1

Corrente na carga (RL)


RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA EM PONTE

Como este tambm um circuito que possui dodos, temos que analis-lo nos dois semi-ciclos da tenso de entrada. Semiciclo positivo:

Note que nesse semiciclo os dodos D1 e D2 conduzem e os dodos D3 e D4 no conduzem. Semiciclo negativo:

Nesse semiciclo acontece o inverso em relao ao semiciclo positivo, porm a tenso na carga permanece com a mesma polaridade, o que implica no aproveitamento do semiciclo negativo da tenso de entrada como tenso positiva na carga, repetindo o que acontecia com o rectificador de onda completa com derivao central.


As formas de onda ficaro assim:

Note que todas as formas de onda so exactamente iguais s do rectificador de onda completa com derivao central.

A sada resultante de um rectificador uma tenso dc pulsatria, que ainda no seria adequada para alimentar uma carga. Esta tenso poderia ser utilizada, por exemplo, num carregador de baterias, onde a tenso dc mdia suficientemente grande para proporcionar uma corrente de carga para a bateria. Entretanto, como tenso dc para ser utilizada em rdios, aparelhos de som, e computadores, no seria de maneira alguma a indicada. necessrio um filtro para que a tenso dc de sada da fonte seja mais estvel.

Tenso de entrada no transformador

Tenso de sada no rectificador

Tenso aos terminais do dodo D1

Corrente no dodo D1

Corrente na carga (RL)


FILTRAGEM Filtro com condensador

O circuito de filtro mais popular o que utiliza um simples condensador (geralmente

electroltico de grande capacidade) em paralelo com a carga, como o representado na seguinte figura. Um condensador ligado sada do rectificador, e uma tenso dc obtida nos terminais do condensador.

Filtro com um nico condensador.

A figura seguinte mostra a forma de onda existente nos terminais de um

rectificador com condensador. O tempo T1 o tempo durante o qual os dodos rectificadores de onda completa

conduzem, carregando o condensador at a tenso de pico do rectificador, Vm. O tempo T2 o intervalo de tempo durante o qual a tenso de pico do rectificador desce abaixo da tenso de pico, e o condensador descarrega atravs da carga. O ciclo de carga descarga ocorre para cada meio ciclo, isto para um rectificador de onda completa.

A tenso filtrada, como mostra a figura, representa uma forma de onda na sada com um nvel dc, Vdc e uma tenso de ripple Vr, resultado da carga e descarga do condensador.

Forma da tenso e sada de um rectificador de onda completa com condensador. A sada filtrada apresenta um nvel dc e alguma variao ac ripple. Quanto menor for a variao ac comparada ao nvel dc, melhor a operao de filtragem.

Circuito rectificador

Carga C


ESTABILIZADOR/REGULADOR DE TENSO

O circuito regulador pode aproveitar esta entrada dc para produzir uma tenso dc que no s possui menos ripple ou variao ac, como ainda mantm constante o nvel de sada, mesmo para variaes na entrada ou na carga a que est ligada. Esta regulao geralmente obtida, utilizando-se um circuito integrado (Circuito Integrado Linear dentro do CI existem transstores, dodos zener e resistncias).

Tenso positiva 78XX

Tenso negativa 79XX

Reguladores de tenso 78XX 79XX Cdigo

Positivo/Negativo Tenso mxima

de entrada Tenso de sada

(regulada) Corrente mxima

de sada 7805/7905 7806/7906 7810/7910 7812/7912 7815/7915 7818/7918 7824/7924

35 Volt 35 Volt 35 Volt 35 Volt 35 Volt 35 Volt 40 Volt

5 Volt 6 Volt 10 Volt 12 Volt 15 Volt 18 Volt 24 Volt

1 A 1 A 1 A 1 A 1 A 1 A 1 A

Ex: 7812 Tenso de sada regulada 12 Volt sob a corrente mxima de 1 Ampre. Tenso mxima de entrada 35 Volt. Tenso mnima de entrada 12 + 3 = 15 Volt

E T S

T E S

H integrados para regularem tenses positivas ou negativas. Pelas suas especiais caractersticas, os integrados reguladores de tenso prestam-se utilizao nas fontes de alimentao. Ao terminal E (Entrada) aplicamos a tenso a ser estabilizada e regulada pelo integrado. No terminal S (Sada) recolhemos a tenso j fixada automaticamente no valor correspondente o cdigo do integrado (Ex: 7805 diz-nos que a tenso de sada regulada de 5 Volt).

A tenso de entrada (E) no regulada deve ser, pelo menos, 3 Volt maior do que a tenso de sada (S) regulada, para um perfeito funcionamento. E Entrada S Sada T Terra/massa


Quanto mais alta for a tenso de entrada (E) maior ser a dissipao no integrado, funo tambm da corrente pedida pela carga ou circuito ligado sua sada (S). Nesse caso pode ser necessrio acopular um dissipador ao circuito integrado.

Os circuitos integrados da linha 78XX e 79XX apresentam excelentes proteces automticas, internamente estabelecidas, contra aquecimentos excessivos e contra curto-circuitos na sua sada.

Documents

Fontes Alimentacao Teoria