Fonte de 15 e 15 V com Transformador de 6,3 V (ART2784)

Nas experiências com circuitos integrados lineares (amplificadores operacionais) ou mesmo em montagens definitivas, o leitor pode ter a necessidade de uma fonte simétrica de 15 volts. Se bem que a solução do problema seja simples, se dispuser de um transformador de 12 volts e. um par de zeners de 15 volts, o leitor pode ser apanhado de surpresa num fim de semana em que deseje realizar algum projeto, verificando que em seu estoque de componentes só existem unidades comuns de 6,3 volts de secundário. Entretanto, o circuito que apresentamos constitui-se numa solução para a obtenção de 15 volts negativos e positivos em relação à massa com o transformador de 6,3 volts, podendo ser usado em alimentação de circuitos integrados lineares.

Não existe nenhum segredo para a obtenção de uma tensão continua de 15 volts a partir de uma tensão alternada de 6,3 volts, como a fornecida pelo secundário de um transformador.

A utilização dos multiplicadores de tensão (dobradores, triplicadores, etc.) permite que obtenhamos tensões contínuas de saída que sejam múltiplas do valor de pico da tensão alternada de entrada com facilidade.

É o que, fazemos neste caso. Usamos um circuito dobrador que eleva o valor de pico da tensão de secundário do transformador e com isso obtemos perto de 15 volts de saída.

Os componentes para esta montagem são todos comuns e o leitor pode obtê-los com bastante facilidade em qualquer casa de material eletrônico. Os diodos zener que talvez precisem de um pouco mais de trabalho para obtenção são do tipo de 400 mW ou 1 W, mas se o circuito integrado linear a ser utilizado puder ser alimentado com tensões que não necessitem ser exatamente 15 volts, estes componentes podem ser simplesmente eliminados.

A montagem sugerida é feita em placa de circuito impresso convencional cujo aspecto do lado cobreado é fornecido na figura 1, e a disposição dos componentes do lado superior na figura 2.

Figura 1

Figura 2

O diagrama completo da fonte é dado na figura 3.

Figura 3

O CIRCUITO

Na análise desta fonte temos apenas a fazer considerações sobre dois de seus circuitos: o que nos permite obter tensão maior de saída, o circuito de saída e suas limitações quanto à corrente;

Com relação ao dobrador de tensão, podemos explicar seu funcionamento do seguinte modo:

A tensão obtida no secundário do transformador de 6,3 volts é medida em volts rms, o que significa que, como a tensão é alternada, os 6,3 volts significam um valor tomado em média (valor médio quadrático) e sendo assim existirão instantes em que a tensão é menor que 6,3 V e instantes em que é maior.

O valor máximo que a tensão atinge em cada ciclo é que justamente nos interessa no circuito pois este aparecerá na saída da fonte sem carga. Em cada ciclo o valor máximo é cerca de raiz de 2 vezes maior que o valor rms, ou seja 1,41 vezes maior que 6,3 volts o que significa uma tensão de 8,83 V.

Assim, se num retificador simples (meia onda) ligarmos um capacitor, para o caso de um transformador de 6,3 volts sua carga não será feita com 6,3 volts mas sim com 6,3 x 1,41 8,83 V (figura 4).

Figura 4

Na prática, devido a fugas e outros problemas, a tensão obtida na sua carga será ligeiramente menor, mas isso serve para mostrar alguns aspectos importantes para o estudante, principalmente.

Observamos também que, por meio de componentes dimensionados apropriadamente a tensão de pico pode aparecer na saída com os 6 volts desejados, caso em que teremos uma fonte de 6 volts com transformador de 6,3 volts de secundário!

Pois bem, no nosso circuito além de termos a tensão de pico da ordem de 8,8 volts que nos interessa realmente, utilizamos um circuito dobrador ou seja, um sistema de retificação em que ocorre a carga de cada capacitor em cada semiciclo da alimentação e ambos se descarregam simultaneamente em série na carga, ou seja, no circuito a ser alimentado resultando portanto numa tensão de saída duas vezes maior que a tensão de carga, ou seja, 17,7 volts, aproximadamente.

No circuito prático usamos dois dobradores, sendo um para a retificação primeiramente dos semiciclos negativos e depois o outro dos semiciclos positivos com o que podemos obter 15 volts positivos e negativos em relação à massa.

Como o que realmente desejamos é uma tensão de 15 V e não 17,7 V, partimos desta e por meio de diodos zeners, cujas propriedades reguladoras de tensão são conhecidas dos leitores, chegamos aos 15 volts pretendidos.

Os resistores servem para limitar as correntes de saída em função dos diodos zener. Para uma corrente de saída de 100 mA os resistores podem ser de 33 ohms x 2 W.

OBSERVAÇÃO

Partindo dos ensinamentos sobre o princípio de funcionamento o leitor pode partir de outras tensões de transformador para obter outras tensões de saída.