Na reparação de muitos equipamentos modernos, principalmente importados, o técnico pode se deparar com componentes de fontes chaveadas que são difíceis, quando não impossíveis, de encontrar em nosso mercado. No entanto, com a simples substituição do módulo da fonte por outro que dê a mesma tensão, sob a mesma corrente máxima, é possível reparar ou recuperar este tipo de equipamento. Damos neste artigo alguns circuitos de fontes chaveadas que utilizam componentes relativamente comuns em nosso mercado (*).
(*) Este artigo é de 1993. Hoje existem disponíveis componentes mais modernos para elaboração de circuitos semelhantes.
O princípio de operação de toda fonte chaveada é o mesmo: um oscilador controla um transistor comutador, alterando seu ciclo ativo conforme as exigências de corrente da carga, de modo a manter a tensão constante.
Transistores especiais de comutação e circuitos integrados formados basicamente por osciladores, PWM e sensores são os componentes principais dessas fontes.
Existem muitos tipos de transistores que podem ser usados na maioria das fontes; para os circuitos integrar dos a quantidade é menor, no entanto, ainda assim, existe um número grande o suficiente para dificultar o trabalho de reparação e obtenção por parte dos técnicos.
Os circuitos que damos a seguir são baseados em informações técnicas da Texas Instruments, Philips, National, Semiconductor e Motorola.
a) Fonte Chaveada Para Driver
Este circuito é sugerido pela Texas Instruments e tem por base o circuito integrado TL593 e dois transistores TIP34, sendo mostrado na figura 1.
Os componentes críticos neste tipo de circuito normalmente são o indutor e o transformador, que precisam ser enrolados pelo montador.
Na figura 2 temos o layout do transformador, que tem as seguintes características para enrolamento:
Primário A+B :28 voltas de fio bifilar 20 HNP
Secundário C+D = 28 voltas de fio bifilar 20 HNP sobre A+B
Secundário E+F = 6 voltas de fio bifilar 20 HNP sobre C+D
Secundário G+H = 10 voltas de fio bifilar 26 HNP sobre E+F.
Todos os enrolamentos possuem tomada central. O núcleo de ferrite é do tipo 3C8 (F-42908-TC).
A freqüência de operação deste circuito é de 25 kHz, sendo fixada pelo capacitor no pino 5 e pelo resistor no pino 6 do circuito integrado.
Na montagem, deve-se tomar os cuidados convencionais com fontes chaveadas como, por exemplo, evitar loops nos terras e dimensionar corretamente os dissipadores dos transistores de potência.
Os diodos retificadores usados admitem equivalentes, mas devem ser do tipo Schottky, ou recuperação rápida.
b) REDUTOR DE 12 V PARA 5 V
Este é um regulador do tipo step-down. Nele quando a corrente de saída cai abaixo de um certo valor mínimo especificado, a corrente no indutor toma-se descontínua.
Ao lado das vantagens deste tipo de circuito, como a baixa tensão de ripple, por exemplo, temos como desvantagem principal a necessidade de usar um indutor de valor elevado.
Na figura 3 temos o circuito completo deste regulador, que se baseia no integrado TL594A, da Texas Instruments.
A limiação de corrente é feita em 500 mA, sendo R100 componente responsável pelo seu sensoriamento.
A freqüência de operação determinada por C3, e R6 é de 15 kHz.
O indutor pode ser enrolado num núcleo RM7, constituindo-se de 94 voltas de fio 28 AWG.
As especificações do circuito são:
Tensão de entrada: 12 V nominal (10 a 15 V)
Tensão de saída: 5 V (+/- 10%)
Ripple de saída: 50 mVpp
Corrente de saída: 400 mA
Potência de saída: 2 W a 5 V
Proteção contra curto: 500 mA
Eficiência: 70% (tip)
c) Conversor de 5 Para 15 V
O terceiro circuito que apresentamos usa somente o circuito integrado TL497A (Texas Instruments), e fornece tensões de 15 V com 75 mA de corrente máxima, sendo mostrado na figura 4.
A eficiência deste circuito é tipicamente de 71%. A tensão de saída é determinada pelo divisor de tensão ligado ao pino 1, podendo, eventualmente, ser alterada com a troca de valores destes componentes.
d) Regulador Chaveada para 12 V
O circuito da figura 5 é sugerido pela Motorola e fornece uma tensão de saída de 12 V sob corrente de até 750 mA.
A entrada deve ser feita com uma tensão de 36 V. O circuito integrado usado é o MC34063, mas existem equivalentes de características próximas.
A regulação de linha é de 15 mV, ou 0,063%, para tensões de entrada de 20 a 40 V com uma corrente de saída de 750 mA.
A regulação de carga a 750 mA é de 40 mV ou 0,17% com uma tensão de entrada de 36 V e corrente de saída de 750 mA.
A proteção contra curto-circuito atua com 1,6 A e a eficiência é de 89,5% com entrada de 36 V e saída de 750 mA.
e) INVERSOR DE BAIXA TENSAO
Um inversor de baixa tensão, com entrada de 4,5 a 6 V e saída de 12 V negativos, sob corrente de até 100 mA, é mostrado na figura 6 como sugestão da Motorola.
O circuito integrado é o MC34063 e suas características são as seguintes:
A regulação de linha para uma tensão de entrada de 4,5 a 6 V e corrente de saída de 100 mA. é de 2,0 mV, ou 0,008%, e a regulação de carga é, de 10 mV, ou 0,042%, para tensão de entrada de 5,0 V e corrente de saída de 10 a
100 mA.
O ripple de saída é de 35 mVpp para uma tensão de entrada de 5,0 V e corrente de saída de 100 mA. A proteção contra curto-circuito atua com 1,4 A e a eficiência é de 60%.
f) REGULADOR PARA 5 V
O circuito seguinte, mostrado na figura 7, é sugerido pela National Semiconductor e tem por base os circuitos integrados LM1575 e LM2575, que
diferem muito pouco em suas características e são fornecidos tanto em invólucro TO-3 como TO-220, para montagem direta em radiador de calor.
A corrente máxima de saída é de 1 A, e sua operação ocorre com um oscilador de freqüência fixa de 52 kHz interno ao circuito integrado.
A eficiência é tipicamente de 82%. O diodo admite equivalentes. Observe a necessidade de um terra comum no layout da placa.
g) CONVERSOR DE 15 V PARA 5 V
A National Semiconductor também sugere o circuito da figura 8, que é um conversor de 15 V para 5 V com saída reforçada por meio de um transistor.
Este circuito fornece até 1,5 A de saída com uma tensão de entrada de 15 V.
A frequência de operação é de 50 kHz, e o circuito integrado LM1578A é encontrado em invólucro DIL de 8 pinos ou metálico.
O transistor pode ser qualquer tipo de comutação, como o TIP 34, ou o original (embora mais raro), o D45 da National.
h) REGULADOR CHAVEADO PARA 5 V
Nosso último circuito é sugerido pela Philips e tem por base o circuito integrado SG3524. Esta fonte, mostrada na figura 9, fornece uma saída de 5 V x 20 mA, mas que pode ser reforçada com o uso de um transistor de potência.
O circuito integrado usado fornece uma regulação de carga de 0,2% tipicamente e opera em torno de 100 kHz.
A corrente máxima de cada saída do circuito integrado é de 100 mA.
CONCLUSÃO
Conforme salientamos na introdução, as fontes chaveadas são encontradas numa ampla variedade de equipamentos comerciais.
Ter circuitos alternativos para substituição ou como base para reparação é importante para o projetista ou reparador.
