Fonte Transistorizada de 2 a 20 V x 3 A com Proteção (ART1849)

Esta excelente fonte de alimentação para a bancada utiliza apenas transistores como elementos ativos e um SCR na proteção contra curto-circuitos, pode fornecer até 3 A de corrente. Se o leitor está procurando uma fonte boa para sua bancada, eis aqui uma excelente sugestão de projeto.

Descrevemos a montagem de uma excelente fonte de alimentação para a bancada, que se caracteriza por utilizar somente transistores e um SCR e que possuí ainda proteção contra curto-circuitos.

Em caso de curto-circuito na saída, o SCR dispara, acende uma lâmpada no painel e imediatamente, de modo automático, é cortada a alimentação da carga.

Trata-se pois de fonte ideal para o experimentador, para o reparador que pode desejar alimentar aparelhos "suspeitos", ou para a escola que necessita de uma boa proteção contra os erros involuntários dos alunos.

A fonte tem ajuste através de um potenciômetro e o transistor Darlington de alta potência garante um excelente desempenho para o circuito.

Características

Tensão de entrada: 110/220 Vc.a.

Faixa de tensões de saída: 2 V a 20 V

Corrente máxima: 3 A

Tipo de proteção: “Crow-bar” corn SCR

Após a retificação pelos diodos e filtragem pelo eletrolítico de alto valor, a tensão contínua é entregue ao coletor de um transistor Darlington de potência, , que tanto pode ser o TIP140, TIP141 ou TIP142 (A diferença está na tensão máxima suportada por cada um).

A referência de tensão que determina quanto vai ser aplicado a carga, depende da condução de Q2 que é um transistor NPN de uso geral de baixa potência.

Em suma, este transistor controla a tensão de saída em função de sua condução.

Essa condução é determinada tanto pelo ajuste de P1, como pelo sensoriamento da tensão de saída feito pela rede em que está este componente.

Se a tensão de saída cair, a rede age no sentido de fazer o transistor BC547 conduzir menos e assim termos maior corrente de base no Darlington, isto leva a uma maior corrente neste componente, alimentando assim a carga com tensão maior.

O sistema de proteção se baseia na tensão de disparo de um SCR do tipo TIC106.

Um resistor, entre a comporta e o catodo do SCR, é percorrido pela corrente principal da fonte.

Assim, a queda de tensão neste resistor depende da corrente consumida pela carga.

Se a corrente subir, também sobe a tensão no resistor, até que chegamos ao ponto do disparo deste componente.

Observe que o disparo do SCR é unilateral, bastando uma pequena elevação da corrente, por uma fração de segundo para que o SCR dispare e assim permaneça.

Para desligá-lo, não havendo sinal de comporta, curto-circuitamos por um momento o anodo com o catodo, através de S2.

Com o disparo do SCR, caso a corrente suba para além do valor estabelecido segundo a tensão de disparo do SCR e a corrente da fonte, a lâmpada X1 acende, e, ao mesmo tempo, a base do transistor de potência (Darlington) é levada à terra via diodo D3 (1N4002),

Nestas condições, o transistor de potência é imediatamente cortado, com a tensão de saída caindo praticamente à zero.

O acendimento da lâmpada é um aviso de curto-circuito. Uma vez que o curto tenha sido removido, bastará apertar por um instante S2, que o SCR desliga e a fonte pode ser controlada novamente por P2.

O valor de Rx pode ser programado para correntes diferentes de 3 A.

Na saída, tanto podemos usar um multímetro comum para ajustar a tensão, como também podemos ligar um microamperímetro de 0-200 uA em série com um resistor de 10 k ohms e um trimpot de 470 k ohms de modo a termos um voltímetro.

O diagrama completo da fonte de alimentação é mostrada na figura 1.

Figura 1 – Diagrama completo da fonte

A disposição dos elementos principais numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 2.

Figura 2 – Placa de circuito impresso para a montagem

Para o transistor de potência é preciso usar um bom radiador de calor.

Os resistores são de 1/2 W com 5% ou mais de tolerância, e o eletrolítico de filtragem, de 4 '700 uF, deve ter uma tensão de trabalho de 40 V ou mais.

O SCR não precisa ser dotado de radiador de calor, já que a corrente conduzida por este componente será praticamente a corrente de acionamento da lâmpada.

Se for usada uma lâmpada diferente, o resistor em série deve ser alterado.

Os diodos admitem equivalentes e o potenciômetro é linear.

O resistor Rx é calculado em função da corrente de disparo e da tensão de disparo do SCR.

Como a tensão pode variar entre 0,4 V e 1,0 V sendo o valor típico de 0,6 V, pode ser necessário alterar o valor deste componente na prática.

Este resistor deve ser de fio, e o valor indicado para a tensão típica de disparo (0,6 V) é de 0,2 ohms.

Este valor pode ser conseguido com a ligação de 5 resistores de 1 ohm x 1 W em paralelo, já que valores inferiores a 1 ohms são difíceis de obter.

A fonte caberá facilmente numa caixa de plástico, cujas dimensões devem prever a colocação do transformador.

Inicialmente ligue na saída da fonte um multímetro na escala de tensões apropriada, e ajuste P1 para verificar a varredura de tensões.

Depois, ajuste a saída da fonte para 15 V, e ligue na saída por um instante um resistor de 4,7 ohms x 5 W.

Deve ocorrer o disparo do SCR com o acendimento da lâmpada.

Se isso não ocorrer, tente um resistor um pouco menor. Se o disparo ocorrer com valores menores, aumente Rx.

Se ocorrer também com valores maiores que 4,7 ohms, o que indica correntes inferiores a 3 A, então Rx precisará ser diminuído.

Uma vez comprovado o funcionamento, usar normalmente a fonte e quando houver curto, o que será indicado pelo acendimento da lâmpada, somente rearme a fonte depois de remover a causa do curto, apertando por um instante S2.