Fonte de Bancada estabilizada com controle de corrente 0-30V / 0-3A - Handmade

[Herik]

Olá a todos!

 

Primeiramente esse projeto não é meu, mas uso ele em minha bancada e tem suprido muito as minhas necessidades e espero que possa ajudar mais alguém aqui do fórum.

 

Para quem quiser o link original ( em inglês ) é esse:

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Nada mais é que uma fonte ajustável de 0-30V regulada e estabilizada e com controle de corrente de 0-3A. Se precisar-mos de mais corrente, é necessário um transformador que forneça essa corrente e aumentar o número de transistores em paralelo na saída ( esse maior que está acoplado ao dissipador de calor )

 

 

Descrição geral

 

Esta é uma fonte de alimentação de alta qualidade com uma saída CC estabilizada, ajustável a qualquer valor entre 0 e 30 VCC. O circuito também incorpora um limitador de corrente de saída eletrônico que efetivamente controla a corrente de alguns miliamperes (2 mA) à saída máxima de 3 amperes que o circuito pode entregar na saída. Esta característica faz com que esta fonte de alimentação seja indispensável no laboratório de técnicos e experimentadores pois é possível limitar a corrente ao máximo típico que um circuito em teste pode exigir, e ligá-lo em seguida, sem qualquer medo de que ele venha ser danificado se algo der errado. Há também uma indicação visual de que o limitador de corrente está em operação para que você possa ver de relance que o seu circuito está consumindo mais corrente ou não dos limites pré-estabelecidos.

 

Especificações Técnicas - Características

 

    Tensão de entrada: ................ 24VAC (saída do transformador )

    Corrente de entrada: ................ 3A (max)

    Voltagem de saída: …………. 0-30V ajustável

    Corrente de saída: …………. 2mA - 3A ajustável

    Saída de tensão Ripple: .... 0,01% máximo

 

Como funciona

 

Para começar, há um transformador de alimentação com um enrolamento secundário com saída nominal de 24 V / 3 A, que está ligado entre os pontos de entrada do circuito em pinos 1 e 2. (a qualidade do material de saída será diretamente proporcional à qualidade do transformador). A tensão AC dos transformadores de enrolamento secundário é retificada pela ponte formada pelos quatro diodos D1-D4. A tensão de CC feita através da saída da ponte é suavizada pelo filtro formado pelo capacitor C1 e pela resistência R1. O circuito incorpora algumas características únicas que o tornam bastante diferente de outras fontes de alimentação de sua classe. Em vez de usar um arranjo variável de feedback para controlar a tensão de saída, o nosso circuito utiliza um amplificador de ganho constante para proporcionar a tensão de referência necessária para o seu funcionamento estável. A voltagem de referência é gerado na saída de U1.

 

O circuito funciona do seguinte modo: O diodo D8 é um zener de 5,6 V, que aqui opera no seu coeficiente de temperatura com corrente zero. A tensão na saída de U1 aumenta gradualmente até que o diodo D8 é ligado. Quando isso acontece, o circuito estabiliza e a tensão de referência Zener (5,6 V) é exibida através do resistor R5. A corrente que flui através da entrada não inversora do amplificador operacional é negligenciável, portanto, a mesma corrente circula através de R5 e R6, e como os dois resistores tem o mesmo valor da tensão entre os dois deles em série será exatamente o dobro da tensão através de cada um. Assim, a tensão presente na saída do op-amp (pino 6 de U1) é 11,2 V, o dobro dos zeners de referência de tensão. O circuito integrado U2 tem um fator de amplificação constante de aproximadamente 3x, de acordo com a fórmula A = (R11 + R12) / R11, e aumenta a tensão de referência V 11,2 a cerca de 33 V. O trimmer RV1 e o resistor R10 são usados ​​para o ajuste do limite de saída de voltagens de modo que ele pode ser reduzido para 0 V, apesar de qualquer tolerância de valores dos outros componentes do circuito.

 

Esse é o esquemático do circuito

 

 

Dados

 

Lista de peças

R1 = 2,2 KOhm 1W

R2 = 82 Ohm 1 / 4W

R3 = 220 Ohm 1 / 4W

R4 = 4,7 KOhm 1 / 4W

R5, R6, R13, R20, R21 = 10 KOhm 1 / 4W

R7 = 0,47 Ohm 5W

R8, R11 = 27 KOhm 1 / 4W

R9, R19 = 2,2 KOhm 1 / 4W

R10 = 270 KOhm 1 / 4W

R12, R18 = 56KOhm 1 / 4W

R14 = 1,5 KOhm 1 / 4W

R15, R16 = 1 KOhm 1 / 4W

R17 = 33 Ohm 1 / 4W

R22 = 3,9 KOhm 1 / 4W

RV1 = 100K trimmer

P1, P2 = 10Kohm pontenciometro linear

C1 = 3300 UF / 50V eletrolítico

C2, C3 = 47uF / 50V eletrolítico

C4 = 100nF poliéster

C5 = 200nF poliéster

C6 = 100pF cerâmica

C7 = 10uF / 50V eletrolítico

C8 = 330pF cerâmica

C9 = 100pF cerâmica

D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 diodo 2A - RAX GI837U

D5, D6 = 1N4148

D7, D8 = 5,6V Zener

D9, D10 = 1N4148

D11 = 1N4001 diodo 1A

Q1 = BC548, NPN transistor ou BC547

Q2 = 2N2219 NPN transistor

Q3 = BC557, PNP transistor ou BC327

Q4 = 2N3055 NPN transistor de potência

U1, U2, U3 = TL081, amplificador operacional

D12 = diodo LED

 

Essa é como ficou a minha fonte, ainda sem o display voltímetro/Amperímetro, utilizei uma carcaça de um estabilizador de computador desses antigos de sucata

 

 

Esse foi o display utilizado na montagem

 

 

Segue os arquivos da PCB, só transferir e montar!

 

 

Qualquer dúvida que tiverem na hora da montagem estou a disposição para ajudar!

Obrigado!

 

[GleisonLovatto]

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, maneiro seu tópico. Esse sim é fácil pros companheiros iniciantes fazerem sem erro. Parabéns!

Muito bem detalhado. Uma ótima tradução tbm. Show.

Fica meu Joinha por ter sido muito útil.

 

VC tem o arquivo da Placa de circuito impresso? PDF, CDR, outros...

[Herik]

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, Muito obrigado, fico feliz em poder ajudar!

 

A placa de Circuito impresso na época eu estava inspirado e fiz toda a mão na caneta de retroprojetor, mas eu posso desenha-la em um software e postar pra vocês mais tarde...

[GleisonLovatto]

  Em 13/01/2016 às 17:19, Herik disse:

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, Muito obrigado, fico feliz em poder ajudar!

 

A placa de Circuito impresso na época eu estava inspirado e fiz toda a mão na caneta de retroprojetor, mas eu posso desenha-la em um software e postar pra vocês mais tarde...

Tenho certeza que mais uma placa hospedada aqui no fórum, sempre vai ser bem vinda.

Muito boa sua iniciativa.

:-*

[Gilson Macedo]

Muito boa a sua colaboração. Eu tenho fonte assimétrica, mas para os colegas que ainda tem vale fazer uma dessas. Parabéns pelo tópico

[Herik]

Essa é ela como ficou já com o display!

 

PS: Demorou mas eu fiz um layout pra ela!

[INFOART]

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, mesmo com a entrada sendo somente 24 a saída entrega os 30v ou e o valor máximo que essa fonte suporta?

[Herik]

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, Essa tensão de 24V é AC ( alternada ), o capacitor irá se carregar com a tensão de Pico da onda, portanto após a retificação o capacitor irá se carregar com aproximadamente 33V.

 

Tensão de Pico (Vp) = Tensão eficaz (Vca) * 1,41

Logo Vp = 24*1,41 = 33,84

 

A minha eu usei um transformador com saída de 30Vca, portanto eu consigo até uns 42V na saída, mas precisa se certificar que os capacitores irão suportar essa tensão ok.

Para maior corrente segue o mesmo princípio, se você usar um transformador com uma corrente maior (5A ou 10A) por exemplo, você terá que colocar mais de 1 transistor (2n3055) em paralelo na saída .

 

Abraço!

[SERGIO_372]

Belo tópico bem detalhado. Vou arranjar um tempo e fazer a minha. Joinha pra você.

[INFOART]

Bacana aprendi mais um pouco, encontramos isso em fontes no primário, mas pensava que como sobe "muito" a tensão atrapalhava a corrente, valeu pela explicação e joinha pelo trabalho,sucesso.

[claudio guittar]

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essa sua tem controle de tensão e corrente ?

[Herik]

Olá

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, sim.. controle de tensão e corrente. Na verdade você não controla a corrente de saída, você apenas limita a corrente máxima ok!

É Igual as fontes de bancadas que são comumente comercializadas.

 

Abraço!

[hakada]

Galera tem como colocar ajuste fino nessa Fonte? Tô pensando em montar uma

 

[Herik]

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, tem sim!

 

Você tem duas opções para isso:

 

1. Colocar um potenciômetro multivoltas no valor de 10k

ou

2. Colocar 2 potenciômetros comum em série, um com valor de 10K e outro com valor menor 1K, esse de 1K seria o ajuste fino!

 

Abraço!

[hakada]

Ola muito obrigado pela resposta , desculpe a ignorancia ,mas to começando ainda , como ficaria a ligaçao de dois potenciometros em série? Obrigado

[Herik]

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, Fiz um esqueminha no Paint mesmo, acho que dá pra entender. Se ficar confuso tento fazer outro.

 

Abraço

[hakada]

:)Valeu caraaaaaa

 

Muito obrigado mesmo

[medice.99]

Cara, parabéns pelo seu post...

Gostaria de saber qual a utilidade de termos controle de corrente também?

Existem componentes que queimam com corrente alta também? Por isso o ajuste de corrente?

[GleisonLovatto]

  Em 21/01/2016 às 13:48, medice.99 disse:

Gostaria de saber qual a utilidade de termos controle de corrente também?

Existem componentes que queimam com corrente alta também? Por isso o ajuste de corrente?

Se VC for injetar uma tensão específica sem um controle de corrente em uma placa de notebook que esteja em curto, com certeza vai haver um grande aumento da corrente e a queima de vários outros componentes que podem estar funcionando normalmente e piorar ainda mais a situação.

Por isso a necessidade de um controle também da corrente. O ajuste fino que a amiga

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comentou é bem legal para ajudar nisso.

[Herik]

  Em 21/01/2016 às 13:48, medice.99 disse:

Cara, parabéns pelo seu post...

Gostaria de saber qual a utilidade de termos controle de corrente também?

Existem componentes que queimam com corrente alta também? Por isso o ajuste de corrente?

 

Primeiramente obrigado!

O Controle da corrente como nosso amigo

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, já disse serve para limitar a corrente máxima circulante pelo circuito. Imagine que na placa tenha um curto, e a corrente original do circuito seria 1A, se minha fonte tem corrente suficiente para entregar 3A, 5A ou até 10A, imagina isso tudo circulando na placa, com certeza o estrago seria muito grande. Agora se eu limitar a corrente máxima a 1A que é o que normalmente já circula na placa eu não corro o risco de danificar nenhum componente. Por isso a importância de se ter esse controle ok! Espero ter sanado suas dúvidas.

[hakada]

Pessoal tirem uma dúvida idiota minha , se eu trocar o capacitor de 3300uf 50v para um de 10000uf 50v o que ocorreria?? Esse capacitor é de filtro certo?? A saida da minha fonte ficaria mais estabilizada ou ao em vez disso a tensão aumentaria?

 

Obrigado

[Herik]

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, A tensão do capacitor é determinada pela tensão de pico gerado pelo transformador e não pela capacitância do capacitor. Nesse caso a alteração não teria nenhuma influência pois esses valores de 3300uf já foram calculados para suprir as necessidades da fonte para essa tensão. Se você já possui esse capacitor de 10000uf pode usar sem problemas.

[hakada]

Então beleza meu querido valewwww!!

[ricardorigo]

Muito Bom, o projeto final fica otimo!!

[Thenno]

Meus parabéns pelo post, eu tenho uma fonte de 0 a 40 volts 8A, que montei em 2006, num projeto que saiu na revista "CTA Eletrônica", muito boa, é a que uso na minha bancada, como faz tempo que não monto um projeto de fonte, vou tentar montar essa, apesar de não precisar!!!

 

Abraços,

 

Att,

 

Thenno.