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Fonte de Alimentação AC/DC

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Descrição
Essa é uma fonte de alimentação bastante especial, própria para: laboratórios científicos (física, química, biologia etc.), experimentações em salas de aula e para exposições em Feiras de Ciências.

Ela fornece tensões alternadas fixas (6VAC e 12 VAC) e continuas na faixa de 0 a 12VCC, sob corrente de intensidade até 2A. Além disso, apresenta proteção contra eventuais curtos-circuitos quando manuseada por pessoas inexperientes (ou curiosas).

Circuito
Conforme pode-se observar no diagrama de blocos da ilustração a seguir, essa fonte apresenta:

a) Bloco ou etapa do transformador, que reduz a tensão da rede (110/220VAC) para (6 + 6) VAC, com secundários para 2A. O transformador apresenta "center-tape" (derivação central) no secundário; desses três terminais recolhemos diretamente as tensões alternadas de 6 e 12 volts.

Usaremos dessas tensões para a alimentação de lâmpadas de colimadores da óptica, amperímetros térmicos, pequemos motores de indução, experiências com correntes induzidas e muitos outros experimentos onde a alternância, de freqüência 60Hz, for necessária.

b) O segundo bloco efetua a retificação da corrente. Usamos, para tal finalidade, uma ponte retificadora com 4 diodos de silício, tais corno 1N4004, 1N4007, BY127 etc. Essas pontes podem ser adquiridas nas casas do ramo, como um componente único, dotado de 4 terminais.

c) O bloco da filtragem, incumbe-se de minimizar as flutuações na tensão contínua obtida, constando de um capacitor eletrolítico de grande capacitância (adotamos um de 2000 m F x 25 V).

d) O bloco seguinte ocupa-se da regulagem eletrônica da tensão de saída, mantendo-a no nível desejado. Constitui-se de um transistor de potência (2N3055), um diodo zener para referência de tensão (12 V x 400 mW) e um potenciômetro de carvão (1k ou 2k2), no qual se efetua o ajuste da tensão de saída. Um voltímetro de ferro móvel (mais barato) ou um de bobina móvel é ligado aos terminais de saída da fonte, para a leitura do valor atual da tensão.

e) O bloco de proteção contra curtos-circuitos emprega um transistor PNP de uso geral (BC558) e dois diodos (BAX17 ou BAX18). Quando a ddp na saída cai a zero (devido a um indesejável curto-circuito), essa etapa é acionada reduzindo drasticamente a corrente que circula pelo transistor de potência, evitando assim danos à ponte retificadora, no transformador e demais componentes sujeitos a sobrecargas.

Esquema geral
Na ilustração a seguir temos o circuito esquemático da fonte em questão.

Na Sala de Eletrônica de nossa Feira de Ciências teremos oportunidade de comentar sobre os diagramas de blocos, símbolos de componentes e circuitos em geral.

Lista de componentes
CH - Chave interruptora acoplada ao potenciômetro;
F - porta-fusível e fusível para 1A;
T - transformador com primário para 110V e 220V; secundário para (6 + 6)V, 2A;
D1, D2, D3, D4 - diodos de silício, 1N4007 ou equivalentes;
LED - LED vermelho;
R1 - resistor; 470 W x 1/8 W;
R2 - resistor; 1200 W x 1/8 W;
R3 - resistor; 1500 W x 1/8 W;
R4, R5 - resistores; 100
W x 1/8 W;
C1 - capacitor eletrolítico; 2000 m F x 25 V;
C2 - capacitor eletrolítico; 4,7
m F x 16 V;
Z - zener para 12 V x 400 mW;
P - potenciômetro com chave; 1k ou 2k2;
TR1 - transistor de potência; 2N3055, com dissipador;
TR2 - transistor PNP; BC558 ou equivalente;
D5, D6 - diodos; BAX17 ou BAX18;
V - voltímetro para 12 ou 15 VCC;
A - amperímetro para 2A;
B1, B2 - bornes; vermelho (+) e preto (-);

Diversos - cabo de alimentação, placa de alumínio para dissipador, conectores "Sindall", ponte de terminais, caixa para alojar a fonte, parafusos, solda etc.

Montagem

 

Na parte frontal da caixa utilizada para alojar a fonte (ilustração ao lado) instalam-se : o voltímetro, os bornes de saída (AC/DC), o potenciômetro (que incorpora a chave interruptora CH) e o LED indicador de "em funcionamento".

A etapa reguladora contém o transistor de potência 2N3055 montado e aparafusado sobre uma placa de alumínio (ilustração explodida a seguir) de (10 x 5) cm e espessura 1,5 ou 2mm. Cantoneiras de alumínio permitem fixar essa placa (que age como dissipador de calor) na caixa. Uma estratégica ponte de terminais com dois pontos isolados e um terra, fixada no mesmo parafuso que fixa o transistor na placa, permite colocar o transistor e os dois diodos da etapa de proteção a curtos.

Transformador, diodos retificadores, capacitor eletrolítico etc., podem ser montados utilizando-se de conectores 'Sindall' ou ponte de terminais.

Cuidados
1) Observe bem a polaridade dos diodos de retificação, dos diodos de proteção, do diodo zener e dos capacitores eletrolíticos.

2) Tome cuidado na ligação do potenciômetro; se houver inversão, a fonte fornecerá tensão total logo que é ligada, o que não é correto. Inverta os fios dos extremos.

3) Use bornes de cores diferentes para a saída retificada e controlada; vermelho (+) e preto (-) são as cores tradicionais.

Nota final
Se você dispõe de amperímetro de fundo de escala 2A, instale-o também na parte frontal da caixa (painel). Com isso terá total controle para ajustar tensões e correntes. Sua instalação elétrica é fácil, basta intercala-lo entre o coletor do 2N3055 e o borne negativo de saída.

Uma fonte de alimentação encontra uso em uma enormidade de situações. Durante nossas sugestões nos referiremos a ela corno fonte de tensão ajustável.

Na Sala 15 - Eletrônica há várias outras sugestões para fontes de alimentação.

 


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