Fonte Especial Para Amplificadores (ART2187)

Projetos de amplificadores de alta-fidelidade podem ser encontrados em grande quantidade, praticamente em qualquer potência que se deseja. Um dos problemas que deve ser enfrentado pelos que pretendem montar um amplificador está justamente na sua fonte de alimentação que normalmente deve fornecer tensões específicas exigindo para isso o uso de transformadores especiais, etc.

Apresentamos aqui um projeto de fonte para amplificadores que pode fornecer qualquer tensão entre 27 e 62 V (2A) e ainda apresenta recursos que a tornam ideal para ser usada em áudio.

Amplificadores de áudio de alta-fidelidade para potências elevadas não devem ser alimentados por fontes comuns. Na verdade, o bom funcionamento de um amplificador depende muito da qualidade de sua fonte e isso tem-nos levado a ver projetos bons de amplificadores que uma vez montados não apresentam o desempenho previsto justamente pela má qualidade da fonte.

A fonte de alimentação que apresentamos, além da sua versatilidade que permite usá-la na faixa de tensões de 27 à 62 V sob correntes até 2A, tem características muito especiais.

Uma delas que deve ser ressaltada é a referente ao não estabelecimento imediato da tensão total na carga o que pode ser um grave problema em muitos casos.

Veja o leitor que se ligarmos toda a tensão no amplificador repentinamente, a corrente que carrega o capacitor normalmente usado na saída deste circuito pode ser forte o bastante para causar um "estalo" no alto-falante, e este estalo em muitos casos pode ser o bastante para estragar o mesmo. (figura 1)

Figura 1 – O estalo ao ligar pode danificar o alto-falante

Você deve ter observado isso em muitos amplificadores: um estalo seco nos alto-falantes quando o ligamos.

A fonte que apresentamos tem a característica de não fornecer de imediato toda a tensão ao circuito alimentado.

Quando a ligamos, a fonte demora alguns segundos até estabelecer a tensão máxima na carga de modo que não temos o perigo da corrente intensa circular pelo alto-falante causando o estalido tão desagradável e perigoso. (figura 2)

Figura 2 - Tensões na saída em função do tempo para uma fonte comum e a fonte especial.

Do mesmo modo, quando o amplificador é desligado, a fonte não interrompe de imediato o fornecimento de corrente, mas leva alguns segundos para isso, evitando, portanto, o aparecimento de transientes.

Esta fonte pode praticamente ser usada com qualquer amplificador que exija tensões entre 27 e 62 V sob correntes de até 2 A.

O CIRCUITO

O que temos no caso é basicamente uma fonte regulada convencional do tipo série em que a tensão de saída é determinada pela referência fornecida por um diodo zener.

Em vista da corrente exigida pela fonte ser elevada, e a corrente circulante no diodo zener ser limitada a um valor muito pequeno, são usados dois transistores como reguladores, ligados em acoplamento direto, conforme mostra a figura 3.

Figura 3- O circuito de referência

A polarização desses transistores é fornecida por um terceiro transistor que tem por função retardar o seu funcionamento evitando assim a produção de transientes.

Este transistor possui em sua base um capacitor de elevado valor em série com o resistor de polarização o qual é ligado a uma chave interruptora.

Quando a chave é acionada para ligar a fonte, a polarização do transistor não é imediata. Demora um certo tempo até que a corrente no mesmo seja máxima e consequentemente a tensão na saída da etapa reguladora que ele controla sobe gradativamente.

Para um capacitor de 100 uF temos um tempo de subida da ordem de 1 segundo o que é mais do que suficiente para proteger o amplificador.

A tensão de saída é determinada pelo diodo zener usado. Considerando-se a queda de tensão que existe na junção emissor-base do transistor de saída, podemos dizer que teremos na saída da fonte sempre aproximadamente 0,7V a menos que a tensão do diodo usado.

Isso quer dizer que se usarmos um diodo de 27 V teremos na saída perto de 26,3V.

Os diodos zener usados são de 400 mW ou 1,3 W BZX79 ou BZX61 que são encontrados nas seguintes tensões:

27 V 36 V 47 V 62 V 30 V 39 V 51 V 33 V 43 V 56 V

A tensão fornecida pelo transformador em conjunto com a ponte retificadora deve ser de no máximo 80 V. Será conveniente utilizar um transformador que forneça em conjunto com a ponte retificadora uma tensão de aproximadamente 10 V a mais que a tensão de saída.

O interruptor S1 que deve ser conjugado ao interruptor que liga a alimentação do circuito tem por função iniciar o processo de funcionamento da etapa reguladora. (ver diagrama)

Se o leitor quiser pode usar S1 separado, ligando em primeiro lugar o interruptor principal para depois quando desejar alimentar o amplificador, acioná-lo quando então a tensão aplicada no mesmo será lenta.

MONTAGEM

Os cuidados tomados com a montagem desta fonte são os normais neste tipo de circuito.

O leitor pode optar por uma montagem em placa de circuito impresso ou ponte de terminais.

Importante a ser observado é a colocação do transformador na caixa que aloja o amplificador devendo este ficar afastado dos circuitos de entrada de áudio para não haver captação de zumbidos.

O diagrama completo da fonte especial é mostrado na figura 4.

Figura 4 – Diagrama da fonte

A montagem em ponte é dada na figura 5.

Figura 5 – Montagem em ponte de terminais | Clique na imagem para ampliar |

Para uma montagem em placa de circuito impresso temos sugestão na figura 6.

Figura 6 – Placa para a montagem

São as seguintes as principais precauções que devem ser tomadas com a montagem desta fonte:

a) o transistor de potência Q3 deve ser montado num dissipador de calor de grande superfície, de preferência na parte posterior da caixa do amplificador ou em local bem ventilado, principalmente se o circuito operar em seus limites de capacidade. Na figura 7 temos a maneira de se instalar o transistor no irradiador de calor que deve ter uma superfície de pelo menos 100 cm2.

Figura 7 – Montagem do transistor no dissipador

b) O capacitor eletrolítico de entrada (Cv) deve ter um valor compatível com o grau de filtragem desejado. Para aplicações comuns, seu valor pode ficar entre 1 000 e 2 200 uF. A sua tensão de operação no caso é importante. Se o transformador fornecer até 50 V, a tensão do capacitor pode ser de 63 V ou mais. Se o transformador fornecer mais de 50 V a tensão do capacitor deve ser de pelo menos 80 V. Na montagem deste componente observe cuidadosamente sua polaridade.

c) Os demais capacitores podem ser de 63 V de tensão de trabalho, devendo também na sua instalação ser observada a polaridade.

d) Os resistores usados podem ser todos de 0,5 W com tolerância de 10% ou 20% não havendo polaridade para sua ligação.

e) Na soldagem dos outros transistores observe também sua polaridade dada pela posição relativa dos três terminais. Evite o excesso de calor na soldagem destes componentes.

f) A ponte retificadora pode ser de qualquer tipo capaz de trabalhar com tensões de 80 V sob correntes de 2,2 A. A B80C2200 (Semikron) pode ser usada. Como opção o leitor pode empregar 4 diodos de 2 A x 100 V em ponte.

g) Nos casos em que a fonte trabalhar no seu limite de capacidade pode ocorrer o aquecimento também de Q2. Nestes casos, este transistor deverá ser dotado de um pequeno dissipador de calor que pode ser uma placa de alumínio de 4 x 4 cm. Observe a polaridade deste componente na sua ligação, assim como de Q1.

h) As interligações entre os componentes devem ser as mais curtas possíveis feitas com fio flexível de capa plástica. Para as ligações que suportam as correntes principais ou seja, ligações do transformador, da ponte de diodos, das saídas e do coletor de Q3 deve ser usado fio mais grosso compatível com a corrente circulante.

Completada a montagem, para provar a fonte basta ligá-la tendo como carga um resistor de 33 ohms x 50 W caso em que a corrente fornecida ao mesmo estará entre 1 e 2 A.

Com um multímetro na sua saída, ligado na escala de volts apropriada, acione o interruptor S1 verificando se a sua tensão sobe gradativamente demorando cerca de 1 ou 2 segundos para chegar ao máximo.

Ao desligar S1 a tensão deve cair do mesmo modo.