Fonte fixa de 12/12,6/13,2 V x 10 A (ART723)

Equipamentos de uso móvel tais como transmissores podem ser facilmente alimentados pela bateria do carro, no entanto, se forem usados em uma bancada ou precisarem passar por testes, ajustes e reparações precisam de uma fonte cuja capacidade de corrente está muito além da fornecida por projetos comuns. O circuito que descrevemos é ideal para se alimentar transmissores de comunicações de uso móvel com potências até 50 W e mesmo para circuitos especiais, tais como inversores. Atualizado em 2012, ele é ainda uma alternativa interessante para os que desejam uma fonte tradicional.

Equipamentos de uso móvel tais como transceptores de VHF, FM, 11 metros, radioamadores das faixas de ondas curtas, inversores etc. exigem correntes elevadas quando alimentados por uma fonte. Também exigem correntes elevadas sistemas de som automotivos modernos até uns 50 W.

Em alguns casos, a corrente de operação a máxima potência pode chegar aos 10 ampères o que inviabiliza o uso de fontes comuns ou simples eliminadores de pilhas.

O que propomos neste projeto é uma excelente fonte de alimentação de 12 a 13,2 V que pode fornecer correntes até 10 A, servindo, pois para a alimentação de todos os equipamentos descritos na introdução.

O uso de um circuito integrado de precisão, como referência de tensão, torna esta fonte muito estável e segura na alimentação de qualquer equipamento indicado para o carro ou bateria como fonte de alimentação.

COMO FUNCIONA

O circuito de entrada consta de um transformador que abaixa a tensão da rede de energia de 110 V ou 220 V para uma tensão menor, entre 15 e 20 V sob corrente máxima de 10 A.

Existem transformadores que podem ser encontrados prontos para esta finalidade. Mas, se isso não for possível, o leitor ter duas alternativas: uma será mandar enrolá-lo e outra será usar um de tensão na faixa indicada mas com corrente menor, caso em que a capacidade da fonte ficará reduzida.

Neste caso, se ela puder ainda ser usada com o equipamento que o leitor dispuser, não haverá nenhum problema.

A tensão reduzida pelo transformador é então retificada por uma ponte de diodos. Podem ser usados diodos separados ou pontes completas como as indicadas na lista de material.

Como cada diodo só conduz durante metade do ciclo de alimentação, sua especificação de corrente deve ser apenas um pouco maior metade do valor máximo de saída. Assim, diodos para 8 A ou mais podem ser usados.

Sua tensão inversa de pico (PIV) deve ser de pelo menos 100 V para maior segurança.

Logo após a retificação temos a filtragem, que deve ser excelente para que não ocorram zumbidos na reprodução sonora dos aparelhos alimentados.

É uma prática segura usar 1 000 µF para cada ampère de corrente de saída com uma fonte até 12V. Recomendamos então um capacitor de 10 000 µF ou então dois capacitores de 4 700 µF x 35 V ligados em paralelo.

Temos finalmente a etapa de regulagem: a referência de tensão é dada pelo circuito integrado 7812, o qual deve ser montado num bom radiador de calor.

Ligando ao terminal de referência deste integrado diodos, podemos alterar levemente a tensão de saída. A chave S2 se encarrega disso.

Para cada diodo colocado no circuito temos um acréscimo de 0,6 V o que nos leva a 13.2 V, que é aproximadamente a tensão que encontramos nos terminais de uma bateria de uso automotivo de 12 V quando completamente carregada.

O circuito integrado 7812 só fornece correntes de até 1 A, mas esta intensidade é suficiente para excitar três transistores 2N3055 ligados em paralelo.

Cada transistor poderá então controlar 3,33 ampères o que está bem dentro de sua capacidade.

Veja que nos emissores dos transistores temos resistores de 0,22 ?. Sua finalidade é distribuir igualmente a corrente entre estes componentes, pois suas características não são exatamente iguais.

Sem os resistores existe o perigo de um transistor ter de conduzir uma corrente maior que outro, sofrendo com isso uma sobrecarga que pode levá-lo à queima.

Na saída do circuito, além de um fusível adicional de proteção de 15 A temos também um capacitor de desacoplamento e um resistor de carga, cuja finalidade é manter a tensão nos terminais, mesmo na ausência de uma carga externa.

MONTAGEM

O circuito completo da fonte é mostrado na figura 1.

Figura 1

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 2.

Figura 2 - Sugestão de placa.

Os transistores devem ser montados em radiadores de calor de pelo menos 50 cm quadrados (5 x10 cm), com fixação em local de boa ventilação. No desenho da placa mostramos apenas as ligações destes componentes, mas eles devem ficar separados nos dissipadores, conectados por fios grossos. A saída de corrente da fonte deve ainda ser feita com as trilhas mais largas do que as mostradas ou então através de fios grossos de acordo com a corrente. O preenchimento da placa com áreas cobreadas é recomendado para facilitar a condução das correntes mais intensas.

O regulador de tensão CI-1 deve ter um radiador de calor menor.

Para a retificação pode ser usada uma ponte Semikron SKB 7/02 ou então os diodos SK2 ou SK3 para 200V.

O capacitor eletrolítico de filtragem, de 10 000 µF, pode ser obtido com a ligação de dois eletrolíticos de 4 700 µF x 35V.

Os resistores R2, R3 e R4 são de fio de 0,22 ? com pelo menos 2W de dissipação. Tendo dificuldades em se conseguir estes valores de resistores, existem alternativas:

* Ligação de dois resistores de 0,47 ? x 1 W em paralelo.

* Ligação de quatro resistores de 1 ohm x 1W em paralelo.

A chave S2 seleciona a tensão de saída: na posição A temos 12 V, na posição B temos 12,6 V e na posição C temos 13,2 V.

O resistor R6 deve ser de fio com pelo menos 5 W de dissipação.

Observamos que os fios de ligação que conduzem as correntes principais devem ser todos grossos (18 ou 16).

Uma outra alteração possível para este projeto consiste em se alterar a quantidade de transistores 2N3055 ligados em paralelo, caso a corrente máxima desejada seja um pouco menor ou maior que a indicada para este projeto.

Por exemplo, com dois transistores 2N3055 podemos ter uma fonte até 5 ou 6 A e com apenas um, a fonte chegará aos 3 ou 4 A de saída.

Por outro lado, acrescentando mais um transistor, levando a 4 podemos ter saídas que superam os 12 A. Evidentemente, o transformador e os diodos devem ter suas especificações alteradas mais as novas correntes que devem ser fornecidas.

PROVA E USO

Para provar a fonte é só ligar algum aparelho com consumo conhecido em sua saída, e verificar se a tensão se mantém estável na saída.

Uma lâmpada de 12 V de farol de carro é uma boa carga para esta prova.

Na ligação de equipamentos eletrônicos em geral tais como transmissores, aparelhos de som, transceptores e toca-fitas é preciso observar a polaridade dos fios.

A lâmpada neon é opcional, servindo apenas para indicar que a fonte se encontra ligada. Outras fontes com correntes na mesma faixa e topologias diferentes podem ser encontradas neste site.