Fontes de alimentação simples (ART634)

Fontes de alimentação são utilizadas por todos os praticantes de eletrônica. Este artigo foi preparado com base no meu livro Fontes de Alimentação em 2010. Os circuitos são interessantes e úteis, podendo ser implementados com facilidade com componentes de fácil obtenção e baixo custo.

Este artigo descreve a montagem de quatro fontes de alimentação simples, capazes de alimentar pequenos aparelhos experimentais na bancada. Muitos dos componentes usados nessas fontes podem até ser aproveitados de equipamentos fora de uso. Seus circuitos são simples, podendo ser montados mesmo pelos leitores com pouca experiência em projetos.

Fonte de 6 V x 1 A

Muitos projetos que fazem uso de transistores e circuitos integrados são alimentados por uma tensão de 6 V, normalmente fornecida por pilhas pequenas, médias ou grandes. No entanto, as pilhas são caras e esgotam-se rapidamente em muitos casos.

Se houver a possibilidade de alimentar esses circuitos na bancada por uma fonte fixa, a economia é patente. O circuito que damos a seguir faz justamente isso, substituindo 4 pilhas pequenas, médias ou grandes, ou seja, fornecendo uma corrente de até 1 ampère.

Simples de montar, ele consiste numa solução econômica ideal para quem faz muitas experiências e montagens eletrônicos. Com ele, o uso das pilhas pode ficar limitado apenas às aplicações portáteis.

Na figura 1 temos o diagrama completo da fonte de alimentação.

Diagrama da fonte de 6 V x 1 ª

A disposição dos componentes numa ponte de terminais é mostrada na figura 2.

Montagem da fonte em ponte de terminais.

Observe que usamos o circuito integrado 7805 de 5 V. Se o leitor encontrar o 7806 e quiser usar, basta eliminar os dois diodos do terminal de ajuste, ligando-o diretamente à terra. Para a aumentar em pouco mais de 1 V a saída do 7805 usamos justamente dois diodos, D3 e D4.

O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 7,5 + 7,5 V ou mesmo 9 + 9 V, e corrente de 1 A. Se o leitor tiver um transformador de menor corrente, por exemplo 500 mA, pode usar, mas sua fonte fornecerá uma corrente máxima de 500 mA.

Os diodos admitem equivalentes e o capacitor C1 deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 16 V. O circuito integrado deve ser montado num radiador de calor.

Na saída da fonte usamos bornes onde serão presos os fios de entrada do aparelho alimentado. Também podem ser usados fios com garras de cores diferentes para identificar o positivo e o negativo.

Para experimentar é só ligar um multímetro na saída e conferir a tensão, ou ainda uma lâmpada de 6 V.

Fonte sem Transformador

A fonte de alimentação que apresentamos a seguir serve para fornecer tensões contínuas entre 3 e 12 V a pequenos aparelhos cuja corrente consumida não exceda os 100 mA. Como se trata de uma fonte "direta", ou seja, sem isolamento da rede de energia, somente aparelhos que estejam encerrados em caixas isolantes devem ser alimentados.

Esta fonte de alimentação utiliza pouquíssimos componentes, e não necessita de transformador. A tensão de saída vai depender apenas do diodo zener escolhido.

Veja que a ausência do transformador representa o perigo de choques em caso de contacto daí ser muito importante que ela seja instalada em caixa plástica. A montagem é muito simples e existe uma proteção para o caso de curto-circuitos que é o fusível.

Se esse fusível queimar, a lâmpada indicadora acenderá, indicando a necessidade de sua substituição. Na figura 3 temos o diagrama completo dessa fonte.

Diagrama da fonte sem transformador.

Na figura 4 mostramos a montagem numa ponte de terminais, a qual deve ser instalada numa caixa plástica (www.patola.combr).

Montagem da fonte sem transformador numa ponte de terminais.

O capacitor C3 é responsável pela filtragem da fonte, devendo ser o maior possível. Se forem alimentados aparelhos de áudio, como pequenos rádios, amplificadores, transmissores e aparecerem roncos é sinal de que esse componente precisa ser maior.

Valores até 4 700 µF devem ser experimentados, com tensão mínima de trabalho que seja o dobro da tensão do diodo zener usado.

Os capacitores C1 e C2 são muito importantes nesse circuito. A versão original exige capacitores de poliéster (não use outro tipo) de 1 µF com tensão de trabalho de pelo menos 250 V se a rede for de 110 V e pelo menos 400 V se a rede for de 220 V.

O diodo D1 é o 1N4004 se a rede for de 110 V ou 1N4007 se a rede for de 220 V. A posição do diodo zener, que deve ser de 1 W deve ser observada, tendo como referência a faixa no invólucro.

Para a conexão ao aparelho alimentado use um cabinho com um plugue apropriado, observando a polaridade ou mesmo dois fios com garras de cor diferente, se o aparelho alimentado não tiver um conector para alimentação externa.

Antes de usar a fonte meça a tensão de saída com o multímetro, para certificar-se de que ela está correta. Uma grande diferença de calor indica problemas com o diodo zener ou capacitores. Nunca tente alimentar aparelhos cujo consumo seja maior do que 100 mA.

Fonte Escalonada de Baixa Tensão

Essa fonte só usa componentes passivos (sem transistores ou circuito integrados) e mesmo assim pode fornecer tensões com boa regulagem em passos de 0,7 V e uma corrente de saída de até 200 mA.

São 5 tensões indicadas no diagrama e que podem ser utilizadas até simultaneamente, se os aparelhos alimentados, na sua totalidade não precisarem mais do que a corrente indicada.

O circuito consta de um retificador, filtro e depois um sistema redutor que aproveita a queda de tensão no sentido direto de um diodo em condução. Essa tensão varia entre 0,6 e 0,7 V por diodo, o que permite escalonar a tensão faixa indicada com uma tolerância entre 10% e 20% tipicamente.

A filtragem da fonte é boa o que possibilita a alimentação de pequenos aparelhos que normalmente usem uma ou duas pilhas.

Na figura 5 temos o diagrama completo da fonte proposta.

Diagrama elétrico da fonte escalonada de B.T.

A montagem da fonte com base numa ponte de terminais é mostrada na figura 6.

Montagem da fonte escalonada numa ponte de terminais.

O transformador tem enrolamento primário de acordo com a rede de energia, ou seja, 110 V ou 220 V. O secundário é de 6 + 6 V com correntes de 200 mA a 500 mA,

O capacitor C1 deve ter uma tensão de trabalho de 12 V ou mais e o resistor R1 deve ser de fio com pelo menos 2 W de dissipação. Os diodos são 1N4002 ou equivalentes.

Para a saída fica a critério do leitor a escolha do modo de conexão aos circuitos externos. Uma saída é o uso de bornes com as tensões identificadas, onde seriam conectados plugues com fios e garras jacaré.

O comum vai ao borne preto e o vermelho ao borne com a tensão desejada. Uma outra possibilidade para a montagem consiste em se empregar uma chave seletora.

Para usar, basta escolher a saída desejada e o ponto de zero volt que serão usados na conexão ao circuito externo. Antes de usar a fonte, se desejar boa precisão de indicação, confira com o multímetro a tensão real que está sendo obtida em cada saída.

Se ao alimentar algum aparelho a tensão cair muito é sinal que ele está exigindo uma corrente maior do que a que a fonte pode fornecer.

Fonte de Alta Tensão

Para os leitores que precisam de altas tensões contínuas, uma fonte de alimentação de baixa corrente pode ser construída com poucos componentes. A fonte descrita fornece até 150 V na rede de 110 V e até 300 V na rede de 220 V. A corrente, entretanto, não deve superar algumas dezenas de miliampères.

Transmissores valvulados de pequena potência e outros circuitos semelhantes podem ser alimentados com essa fonte. Observamos entretanto que ela não é isolada da rede de energia, devendo ser por isso tomadas as devidas precauções contra choques acidentais.

Na figura 7 temos o diagrama completo da fonte.

Diagrama elétrico da fonte de alta tensão.

Na figura 8 temos a disposição dos componentes numa ponte de terminais.

Montagem da fonte de alta tensão numa ponte de terminais.

O diodo deve ser o 1N4004 se a rede for de 110 V ou 1N4007 se a rede for de 220 V O capacitor de filtro pode ter valores entre 4,7 µF e 50 µF com tensões de trabalho de pelo menos 200 V se a rede for de 110 V e pelo menos 300 V se a rede for de 220 V. Os resistores de 4,7 k? devem ter dissipação de pelo menos 2 W.

Para a saída usamos bornes isolados. O conjunto deve ser instalado numa caixa isolada. Sua instalação em caixa de madeira ou plástico, bem fechada é importante (www.patola.com.br).

Para usar, verifique com o multímetro as tensões obtidas em cada borne, anotando-as, pois elas podem variar sensivelmente em função das tolerâncias dos componentes.

Se ao ligar algum circuito houver queda de tensão acentuada é sinal de que a corrente drenada por esse circuito é maior do que aquela que a fonte pode fornecer. Em alguns casos, pode-se compensar esse problema ligando o equipamento num borne que forneça uma tensão maior.

Não toque em nenhum ponto da fonte ou do aparelho alimentado quando em funcionamento, pois a fonte não é isolada podendo causar choques perigosos.

Se quiser ter um isolamento para maior segurança pode usar um transformador para essa finalidade.