|
|||
Introdução
| Topo pág | Fim pág |A maioria dos circuitos eletrônicos requer correntes contínuas para a operação. Aparelhos que usam a rede elétrica precisam de um circuito para converter a tensão alternada para tensão ou tensões contínuas necessárias. Mesmo em aparelhos que usam pilhas ou baterias, pode haver necessidade de conversão da tensão para níveis de operação dos circuitos.
Uma fonte ideal não deve apresentar perdas, a tensão fornecida deve ser contínua pura, sem ondulações e constante, independente da variação da carga. É evidente que isso não existe na prática, mas a evolução dos circuitos (de fontes ou quaisquer outros) ocorre sempre no sentido da aproximação com o ideal.
Nesta primeira página são dadas informações básicas. O propósito é começar a partir dos conceitos mais simples e chegar até aos arranjos mais utilizados nos tempos atuais.
Circuitos básicos de fontes
| Topo pág | Fim pág |O processo fundamental da fonte é a retificação, isto é, a transformação da corrente alternada em contínua. Isto é feito normalmente por diodos, componentes que só permitem a passagem da corrente em uma direção.
|
| Figura 01 |
O resultado é uma corrente contínua pulsante, de valor de pico teoricamente igual ao valor de pico da tensão do secundário do transformador.
|
| Figura 02 |
O secundário do transformador é duplo, com ligação em cascata, devendo cada lado ter a tensão desejada na saída da fonte.
A ondulação da corrente de saída é visivelmente menor que a do circuito de meia-onda.
O circuito da Figura 02 foi o pioneiro, dos tempos em que os diodos eram válvulas termiônicas, que ocupavam considerável espaço e representavam certo custo. É relativamente pouco usado nos dias atuais.
|
| Figura 03 |
Filtros
| Topo pág | Fim pág |Os retificadores vistos no tópico anterior fornecem apenas correntes contínuas pulsantes, que são inadequadas para a maioria dos circuitos.
|
| Figura 01 |
A Figura 01 deste tópico dá um exemplo simples com uma corrente alternada de formato retangular. A forma dessa corrente é dada em (a) da figura.
Em (b), uma corrente contínua pura de valor Vm.
A soma dessas correntes é dada em (c) da mesma figura. Esse resultado é claramente uma corrente contínua de valor médio Vm, ondulada de acordo com as variações do componente alternado.
Fica evidente, portanto, que uma fonte deve dispor de filtro para reduzir o valor do componente CA ao nível aceitável pelo circuito que ela alimenta.
|
| Figura 02 |
r = Vef / Vm #A.1#. Onde:Vef: valor eficaz do componente CA.
Vm: valor médio conforme já visto.
O símbolo "r" tem relação com a palavra inglesa equivalente ripple, que é bastante usual em literatura técnica.
É claro que o filtro deve reduzir r para o menor valor possível (nulo, no caso ideal). Na Figura 02, um filtro simples e bastante usado: um capacitor na saída do retificador.
|
| Figura 03 |
O fator de ondulação aproximado para o filtro capacitivo é:
r = 1 / (2 √ 3 f R C) #A.2#. Onde:
f: freqüência em Hertz.
R: resistência da carga em ohms.
C: capacitância em farads.
Portanto, a ondulação diminui com o aumento do valor do capacitor e aumenta com o aumento da corrente da carga (R menor).
A tensão de saída é dada de forma aproximada por:
Vm ≈ Vp − I / (2 f C) #A.3#. Onde I é a corrente na carga.
|
| Figura 04 |
|
| Figura 05 |
Notar que, no filtro puramente capacitivo, a tensão decresce linearmente com a carga e, no LC, tende a uma estabilização teórica, mas com um menor valor.
|
| Figura 06 |
A ondulação é consideravelmente reduzida pela existência de dois capacitores e a característica de regulação de tensão em relação à corrente de carga é similar à do filtro puramente capacitivo.
Fontes estabilizadas
| Topo pág | Fim pág |Conforme tópico anterior, o filtro LC apresenta uma região de tensão constante, independente da corrente da carga. Mas isso ocorre apenas em teoria.
Se a tensão da rede variar, a saída da fonte também varia, qualquer seja o filtro usado. Transformadores, indutores e diodos polarizados diretamente não têm resistência elétrica nula e, portanto, a tensão da fonte sempre muda com a variação da corrente da carga.
|
| Figura 01 |
Na Figura 01, uma das primeiras técnicas usadas para a estabilização da fonte: um componente ativo (transistor) é inserido em série com a carga. O diodo zener fornece uma tensão de referência constante dentro da faixa de variação prevista.
Essa tensão (constante) e a de saída (supostamente variável) são aplicadas em um circuito controlador, que faz a comparação de ambas e polariza a base do transistor. Se, por exemplo, a corrente da carga aumenta, a tensão de saída tende a diminuir e o circuito de controle ajusta a polarização da base do transistor, fazendo-o conduzir mais e, portanto, restabelecendo o valor anterior.
|
| Figura 01 |
Na Figura 02, exemplo de uma fonte estabilizada e regulável.
T1, D1, D2 e C1 formam o conjunto transformador, retificador de onda completa e filtro capacitivo.
Q6 é o transistor de potência que controla a saída da fonte. A polarização da sua base é controlada por Q5, de baixa potência como os demais.
Q3 e Q4 formam um amplificador diferencial que recebe tensão da saída e a de referência da série de zeners D3, D4 e D5. O coletor de Q3 atua na base de Q5, fazendo a estabilização da tensão de saída, que pode ser ajustada pelo potenciômetro R3. Q2 recebe a queda de tensão em R13 (resistor de baixo valor, em série com a carga) e, junto com Q1, faz uma espécie de limitação de corrente, que pode ser ajustada por R6.
Características das fontes estabilizadas
| Topo pág | Fim pág |As fontes que operam conforme tópico anterior são chamadas fontes lineares porque o transistor em série com a carga funciona como um regulador aproximadamente linear. Na realidade, ele se comporta com um resistor variável, cujo valor é automaticamente ajustado para compensar as variações da carga. Uma desvantagem importante desse tipo de construção é potência dissipada no transistor, equivalente ao produto da queda de tensão no mesmo pela corrente. Ou seja, o processo de regulação gera calor, reduzindo a eficiência energética.
Mas as fontes lineares também têm vantagens: são simples, o fator de ondulação (ripple) é baixo, a característica de regulação é boa, o tempo de resposta a variações da carga é pequeno, produzem pouca interferência em outros circuitos. Entretanto, a baixa eficiência, o volume e peso de dissipadores e transformadores motivaram o desenvolvimento de outros tipos de fontes, mais compactas e eficientes.
Topo | Índice do grupo | Página anterior | Próxima página | Última revisão ou atualização: Abr/2008
|
Melhor visto com 1024x768 px Termos de uso |