Existem muitos circuitos integrados que permitem a regulagem e variação de tensão numa fonte de corrente continua. No entanto, existem alternativas interessantes para a realização de fontes variáveis sem estes elementos, e uma delas usando SCR.
Se bem que o nível de regulagem não seja tão bom como a de uma fonte com integrados, esta tem outras características importantes .que podem interessar ao montador.
A ideia básica deste projeto é acoplar ao enrolamento primário de um transformador de força, um controle de potência com SCR, como num Variac.
Na nossa versão básica, este controle é de meia onda, mas daremos elementos para que esta limitação possa ser contornada.
Desta forma, alterando o ângulo de condução do SCR, podemos dosar a potência aplicada ao transformador, e com isso a tensão que obtemos no secundário do mesmo.
Assim, dependendo da carga, basta colocar em paralelo com a saída da fonte um voltímetro de corrente contínua, e ajustar o controle de potência para obter a tensão desejada na saída.
O SCR usado pode controlar correntes de até 3 A, o que significa que, para um secundário de 12 V, podem ser obtidas correntes bem maiores que 1 A.
O transformador pode então ser escolhido de acordo com o que desejamos alimentar.
Pelas suas características, este circuito é bastante eficiente no controle de cargas resistivas (elementos de aquecimento e lâmpadas), ou motores de corrente contínua.
Características
Tensão de entrada: 110/220 V
Tensão de saída: 0 a 15 V (na versão básica)
Corrente máxima: 1 A (na versão básica) mas pode superar os 5 A com a troca
do transformador - ver texto
Faixa de regulagem: 0 a 50%
O ângulo de condução do SCR depende da constante RC do circuito formado por D1, P1, R1 e C1.
Desta forma, se P1 estiver na posição de menor resistência, a carga do capacitor C1 é rápida em cada semiciclo, e a tensão de disparo da lâmpada neon é atingida no seu início.
Nestas condições, o SCR dispara no início do semiciclo positivo, conduzindo quase que totalmente. Temos a potência máxima aplicada ao enrolamento primário do transformador.
Por outro lado, se P1 estiver numa posição de maior resistência, a carga de C1 será mais lenta, e a lâmpada dispara num ângulo maior do semiciclo.
A condução por parte do SCR é menor, e a potência aplicada ao enrolamento primário do transformador, também é menor.
Com a escolha apropriada de valores de C1 e P1, podemos controlar a potência entre 0 e aproximadamente 50% da potência máxima, já que o SCR conduz apenas nos semiciclos positivos.
Para termos 100% de condução, podemos acrescentar o circuito de uma ponte conforme mostra a figura 1.
Usando diodos como os,1N4004 para a rede 110 V e 1N4007 para rede de 220 V, a corrente de primário estará limitada em aproximadamente 2 A.
Já com a utilização dos 1N5404 e 1N5407 teremos correntes maiores.
O secundário do transformador tem dois diodos retificadores, que dependem da corrente que desejamos na carga, e também da tensão máxima.
O valor do capacitor de filtro também será dimensionado segundo esta aplicação.
Na figura 2 temos o diagrama completo de nossa fonte com SCR.
A disposição dos componentes com base numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.
O SCR deve ser dotado de um radiador de calor.
Usaremos os tipos com sufixo B se a rede for de 110 V, e sufixo D se a rede for de 220 V.
O transformador terá secundário conforme a tensão e corrente da carga que se pretende alimentar, com um máximo da ordem de 15 V de tensão e 5 .A de corrente.
Os diodos D2 e D3 dependem da tensão de secundário do transformador assim como C2.
Os valores indicados no diagrama são para um transformador de 12 V x 1 A.
Os valores entre parênteses no circuito, são para uma tensão de alimentação de 220 V.
Para cargas maiores, sugerimos aumentar F1 para até 5 A.
O conjunto deve ser instalado em caixa fechada bem isolada, dado que será conectado diretamente na rede de energia.
O secundário, entretanto, está isolado da rede pelo transformador.
Para provar ligue uma carga a saída da fonte. Ela pode ser uma lâmpada de baixa tensão, ou mesmo um resistor de fio de uns 47Ω.
. Ligue em paralelo com a carga um multímetro, na escala apropriada de tensões.
Ligue a fonte e ajuste P1 observando a variação da tensão na carga.
Se não conseguir chegar ao zero, aumente o valor de C1, não chegando ao máximo esperado, diminua C1.
Se mesmo assim, não chegar à tensão esperada, então use a versão com ponte de diodos para um controle de onda completa.
Comprovado o funcionamento é só usar sua fonte, lembrando que a sua regulagem é limitada, e que podem ocorrer oscilações da tensão e na saída conforme o consumo da carga.
Assim, não alimente circuitos de consumo variável, como rádios e amplificadores.
Semicondutores:
SCR1 - TlC106B ou D - diodo controlado de silício
D1 - 1N4004 ou 1N4007 - diodo retificador de silício
D2, D3 - 1N4002 - diodos retificadores de silício
Resistores: (1/2 W, 5%)
R1, R2 - 22 k Ω
P1 - 100 k Ω - potenciômetro
Capacitores:
C1 - 100 nF x 200 V - poliéster
C2 - 1 000 µF x 25 V - eletrolítico
Diversos:
F1 - 2 A - fusível
T1 - Transformador com secundário de 12 + 12 V x 1 A, e primário de acordo com a rede local - ver texto
NE1 - lâmpada neon comum
Placa de circuito impresso, cabo de alimentação, suporte de fusível, caixa para montagem, radiador de calor para o SCR, botão para o potenciômetro, solda, etc.
