Descrevemos neste artigo um circuito que pode elevar a tensão contínua de uma bateria de 6 V ou 12 V de modo a se conseguir acender uma lâmpada fluorescente com bom rendimento. O circuito é ideal para sistemas de iluminação de emergência, camping e em veículos, como sinalização ou iluminação.
Inversores de bom rendimento são circuitos de grande utilidade em diversas aplicações. Os tipos que têm como carga as lâmpadas fluorescentes são simples porque as lâmpadas podem operar com uma faixa muito ampla de tensões e de frequências, o que não ocorre com dispositivos mais críticos, que exigem etapas adicionais de regulagem e estabilização de tensão.
O circuito que apresentamos tem excelentes características para a aplicação indicada e, dependendo do transformador, tensões suficientemente elevadas para ionizar mesmo lâmpadas já enfraquecidas.
O consumo dependerá da carga e da corrente, estando tipicamente entre 500 mA e 2 A.
O aparelho possui ainda um ajuste de frequência que permite o melhor rendimento de acordo com o transformador usado.
Características:
Tensão de entrada: 6 a 12 V
Corrente de operação: 500 mA a 2A
Potência das lâmpadas: 4 a 40 W
Frequência de operação: 50 a 500 Hz (tip.)
COMO FUNCIONA
Na figura 1 temos o diagrama completo do inversor.
Uma das quatro portas NAND disparadoras de um circuito integrado 4093B é ligada como oscilador, cuja frequência depende de C1 e pode ser ajustada em P1.
Este oscilador gera um sinal retangular com 50% de ciclo ativo, o qual é dividido para aplicação em duas outras portas do “mesmo circuito e que funcionam como inversores.
A primeira porta inverte o sinal e já o aplica a uma etapa de potência que tem por base um transistor Darlington do tipo TIP 122 ou equivalente.
A segunda porta inverte o sinal e o aplica na quarta porta do mesmo integrado (CI 1d), onde é feita a aplicação ao segundo transistor de potência TIP122. Desta forma, os transistores recebem sinais defasados em 180°, conforme sugere a figura 2.
Temos então a aplicação de pulsos de corrente no enrolamento de baixa tensão do transformador de forma defasada, o que garante um bom rendimento na transferência de energia para o enrolamento de alta tensão, onde está a lâmpada fluorescente.
Como os pulsos são aproximadamente retangulares neste ponto do circuito, havendo uma deformação pela indutância do e enrolamento, a resposta do enrolamento secundário não e uma senóide pura, mas sim uma forma de onda com picos que podem atingir valores muito mais altos do que os 220 V indicados pelo transformador.
Assim, num transformador com primário de 220 V usado para esta aplicação não será difícil que os pulsos cheguem a 500 V de amplitude, o que garante a partida da lâmpada fluorescente, mesmo as enfraquecidas, sem a necessidade de starter.
O ajuste de frequência do oscilador permite encontrar o ponto de maior rendimento para o transformador e assim ser obtido o maior brilho para a lâmpada, conforme a tensão de entrada.
MONTAGEM
A disposição dos componentes numa pequena placa de circuito impresso é mostrada a na figura 3.
O circuito integrado deve ser montado em soquete DIL de 14 pinos, e os transistores devem ter radiadores de calor, conforme desenho sugerido na placa ou de outro tipo, conforme disponibilidade do montador.
O capacitor C1 pode ter valores entre 470 uF e 1 000 uF com tensões de trabalho de 12 V ou mais, conforme a tensão usada na alimentação.
O transformador não é crítico, podendo ser usado um o que tenha 220 V de tensão de primário, ou ainda 110/220 V com a tomada da 110 V mantida desligada, e secundário de 9+9 V a 12+12 V com corrente a partir de 1 A.
A Para a lâmpada fluorescente .qualquer tipo, de 4 a 40 W pode ser usado, lembrando apenas que com os tipos maiores não teremos a potência máxima de luz.
Todo o conjunto, exceto a lâmpada fluorescente, cabe numa caixa de plástico ou metal de pequenas dimensões.
Para conexão à lâmpada pode ser usado um cabo comum, paralelo ou trançado, de até 10 m de comprimento. Este cabo deve ser bem isolado e a sem pontos visíveis de conexão.
Para conexão à bateria use cabo grosso, observando a polaridade através de cores diferentes.
PROVA E USO
Ligue o circuito a uma bateria ou fonte de 6 a 12 V, conforme a aplicação. Na saída, ligue uma lâmpada fluorescente de acordo com a aplicação desejada.
Ajuste P1 para obter o melhor rendimento do circuito. Se não conseguir um bom brilho, troque C¡ por outro na faixa de 47 nF a 220 nF e tente novo ajuste.
Se não conseguir, o problema pode estar no transformador, que deve ser trocado.
Se for usada uma lâmpada muito velha e fraca pode haver dificuldade com sua ionização.
Comprovado o funcionamento é só fazer sua instalação definitiva.
Semicondutores:
CI1 - 40938 - circuito integrado CMOS
Q1, Q2 - TIP122 ou equivalente (8 A, 100 V - Dartíngton) - transistor de potência
Resistores (1 /8 W, 5%):
R1, R2, R3 - 10 K ohms
P1 - 47 k ohms - trimpot
Capacitores:
C1 - 100 nF - poliéster ou cerâmico
C2 - 1 000 pF - eletrolítico de 16 V
Diversos:
F1 - Fusível de 3 A
T1 - Transformador com primário de 110/220 V e secundário de 12+12 V x 1 A – ver texto
X1 - Lâmpada fluorescente de 4 a 40 W
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, suporte da fusível, cabos da conexão a bateria a lâmpada fios, solda etc.
