Fonte Sem Transformador (ART2080)

Fontes econômicas que não usam transformadores encontram uma gama específica de aplicações, como por exemplo: na alimentação de aparelhos eletrônicos de mesa. Dentre estas aplicações incluímos calculadoras, rádios, relógios, gravadores, etc. A fonte descrita neste artigo pode fornecer correntes de até 200 mA e tensões que são escolhidas pelo montador na faixa de 3 a 12 volts.

O maior inconveniente de uma fonte sem transformador é o seu não isolamento da rede local que a torna perigosa, caso partes vivas do aparelho alimentado sejam tocadas.

Assim, tais fontes de modo algum devem ser usadas em brinquedos, bancada para testes ou ainda para alimentar amplificadores, onde o microfone pode se constituir num elemento de perigo para quem o tocar.

No entanto, a falta de isolamento é compensada pela economia que pode torná-la vantajosa em alguns tipos de aplicações onde o aparelho não tem partes vivas que possam causar problemas a quem o tocar.

A fonte que descrevemos é estabilizada e possui boa filtragem de modo a minimizar problemas com aparelhos sensíveis a variações de tensões ou à presença de roncos.

Por outro lado, sua capacidade de corrente de 200 mA a torna útil numa ampla gama de aplicações.

CARACTERÍSTICAS

• Tensão de entrada: 110 V (ou 220 V com modificações)
• Corrente de saída: 200 mA (Max.) .
• Tensão de saída: 3 a 12 V (determinada pelo zener)

O capacitor C1 é o elemento que substitui até certo ponto o transformador, funcionando como um "redutor" de tensão, já que a circulação da corrente neste componente depende de sua reatância capacitiva.

Esta reatância, como sabemos, depende tanto da freqüência da rede como do valor do capacitor.

Para uma tensão de 220 V podemos reduzir à metade o valor deste componente de modo a dobrar a sua reatância e assim manter a tensão na saída no mesmo nível.

Nesta função devem ser usados capacitores de poliéster com alta tensão de isolamento, já que tipos polarizados, como os eletrolíticos não servem.

O resistor de 4,7 k ohms ajuda a estabilizar o funcionamento deste regulador e a manter descarregado o capacitor na ausência de carga, com a fonte desligada.

A tensão alternada que obtemos a partir de C1 e R1 é retificada por uma ponte de onda completa com 4 diodos de silício para retificação.

A filtragem é feita pelo capacitor C2 que deve ser o maior possível. Para aplicações comuns que envolvem a alimentação de pequenos rádios, calculadoras, intercomunicadores e outros aparelhos deste tipo, 1500 uF é suficiente, mas se for notado ronco temos duas alternativas: inverter a polaridade da alimentação de entrada ou então aumentar o valor do capacitor em questão.

A regulagem de tensão é feita pelo transistor TIP31 e pelo diodo zener Z1.

O valor do zener determinará a tensão de saída, lembrando que ocorre na junção emissor base do transistor uma queda de 0,6 V.

Assim, para obter 3,0 V de saída, devemos usar um zener de 3,6 V. Para qualquer tensão na faixa de 3 a 12 V o zener usado pode ser de 400 ou 500 mW.

C3 proporciona a filtragem final e também desacoplamento do aparelho alimentado caso ele não possua internamente um capacitor para esta finalidade.

O fusível F1 de entrada protege em caso de problemas, principalmente a eventual entrada do capacitor C1 em curto que é o caso mais perigoso.

Na figura 1 temos o diagrama completo da fonte.

Figura 1 – Diagrama completo da fonte

A placa de circuito impresso para este projeto é mostrada na figura 2.

Figura 2 – Placa para a montagem

O capacitor C1 deve ser obrigatoriamente de poliéster com uma tensão de trabalho de 250 V se a rede for de 110 V. Este capacitor deve ser de 2,2 uF x 450 V se a rede for 220 V.

O resistor deve ser de fio e seu valor será de 10 k ohms x 10 W se a rede for de 220 V.

Como este componente, tende a se aquecer com o funcionamento do aparelho, sua montagem deve ser feita em posição tal que facilite a ventilação.

O transistor deve ser dotado de um radiador de calor e este radiador não deve ficar exposto ao toque, já que estará conectado à linha, havendo pois perigo de choque.

O resistor R2 é de 1/2 Watt e C2 tem tensão de trabalho de 35 V. O capacitor C3 deve ter uma tensão de trabalho ligeiramente maior que a selecionada para a saída.

Para o zener temos a possível tabela de escolha em função da saída indicada na Tabela 1.

 

Para operar com uma corrente de 100 mA, no máximo, economizando assim energia, reduza o valor de C1 para 2,2 uF e se a rede for de 220 V use um capacitor de 1 uF.

O cabo de saída deve ter um plugue do tipo que possa se adaptar ao aparelho alimentado.

Antes de fazer sua conexão verifique a polaridade da alimentação do aparelho que vai usar esta fonte, pois alguns possuem o positivo no pino central enquanto outros possuem o negativo neste pino.

Uma ligação invertida, em alguns casos pode causar dano ao aparelho alimentado, por isso é conveniente fazer uma verificação..

A prova mais simples consiste em ligar na saída da fonte uma lâmpada com a tensão que se espera obter. A corrente deve ser um pouco inferior a máxima prevista.

A lâmpada deve acender com brilho normal. É claro que uma prova mais critica consiste em colocar uma carga na saída da fonte e ligar o multímetro, verificando a tensão.

Se houver tendência a queda de tensão com os valores de corrente mais altos reduza para 1,8 ou 1,5 k ohms o resistor R2. Comprovado o funcionamento, é só usar a fonte. Se notar ronco no aparelho alimentado, ou funcionamento anormal, verifique se a corrente exigida não está acima da capacidade da fonte.

Se houver queima do fusível, antes de trocá-lo verifique o capacitor C1 que pode ter entrado em curto. Retire-o do circuito e faça um teste de continuidade com o multímetro.