Instruções para Montagem de Fonte Linear

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Instruções para
Montagem de
Fonte Linear
Versão 0.93 Beta - Prof. Gabriel Vinicios
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Instruções para Montagem de Fonte Linear – Prof. Gabriel Vinicios
Sumário
I.
Histórico de Revisões .......................................................................................1
II.
O que deverá ser entregue no final? ................................................................ 2
III.
Sobre a Fonte ................................................................................................... 2
IV.
Detalhes importantes sobre os reguladores de tensão ................................... 2
V.
A Placa de Circuito Impresso (PCI) ............................................................... 7
VI.
Sobre a Caixa da fonte ..................................................................................... 8
VII.
Sobre o Transformador................................................................................... 10
VIII.
Sobre o Retificador ......................................................................................... 10
IX.
Sobre o Filtro .................................................................................................. 11
X.
Sobre os Reguladores de Tensão Monolíticos ............................................... 11
XI.
Sobre a Monografia ........................................................................................ 12
XII.
Aquisições Importantes.................................................................................. 13
Fusível e Porta Fusível ......................................................................................................................... 13
OPÇÃO 1 – Porta fusível na carcaça ...................................................................................................... 13
OPÇÃO 2 – Porta fusível PCI na placa ................................................................................................. 13
Quanto ao Fusível em si ............................................................................................................................ 14
Borne de Encaixe .................................................................................................................................. 14
Suporte para LED................................................................................................................................. 15
Chave Seletora HH 127V/220V ........................................................................................................ 16
Chave Gangorra (ou similar) para ligar/desligar a fonte ................................................................ 16
Knob rotativo para potenciômetro .................................................................................................... 16
Borne para Pino Banana ...................................................................................................................... 17
Cabo ou Tomada de Força .................................................................................................................. 17
OPÇÃO 1 – Tomada + Cabo de Força Tripolar ................................................................................. 17
OPÇÃO 2 – Cabo de Força Rabicho 3 pinos ....................................................................................... 18
Broca para Circuito Impresso ............................................................................................................. 18
Histórico de Revisões
Versão 0,91
– Acrescentado o item Sobre os Reguladores de Tensão Monolíticos;
- Acrescentado item Cabo ou Tomada de Força
- Pequenas correções de concordância e gramática em diversos pontos do texto;
Versão 0,92
- Acrescentado o item Knob rotativo para potenciômetro;
Versão 0,93
- Novas sugestões para modelos de caixa;
- Recomendações de modelos para Transistores de amplificação de corrente;
- Alteração no texto do LM350T, na seção Sobre os Reguladores de Tensão Monolíticos;
- Acréscimo de modelo de diodo na seção Sobre o Retificador;
- Acréscimo de mais um item na monografia: Cálculos;
- Acréscimo de Dica para local de compra da broca 1mm;
PÁG. 1
O que deverá ser entregue no final?
Ao final do projeto, vocês deverão entregar:
1.
2.
3.
Monografia (uma por fonte, podendo, a dupla, compartilhar trechos em comum, caso cada componente da
dupla monte uma fonte para si)
Manual da fonte – Pode ser em formato de folha A4 ou em formato menor, de livreto. Contendo poucas
páginas, apresenta apenas uma visão geral da fonte, de como ela funciona e quais as soluções para possíveis
problemas;
Slides – Os slides utilizados na apresentação deverão ser entregues, em forma escrita E digital, ao professor
orientador;
Capriche! Evite erros de português!
Peça para um amigo revisar os textos da monografia, manual e slides.
Quando for confeccionar os slides e o manual, procure um visual limpo, porém bonito e agradável.
Já ouviu o ditado: nada se cria, tudo se copia? Inspire-se em outras apresentações na Internet. E use a sua
criatividade!
Sobre a Fonte
Há 2 opções diferentes que vocês poderão escolher na montagem da fonte. São elas:
Fonte 1: Pelo menos 2 saídas ajustáveis (2 saídas positivas ou 1 saída ajustável positiva e outra negativa);
Fonte 2: Uma saída ajustável + 1 saída fixa + display indicador de tensão
As características acima são características BÁSICAS. Você pode optar por fazer uma fonte com mais saídas.
Lembre-se: a fonte é sua! Capriche, pois você irá utilizá-la para o resto da sua vida como técnico!
Detalhes importantes sobre os reguladores de
tensão
Tanto os reguladores monolíticos fixos (78XX e 79XX) como os ajustáveis (LM317, LM337, etc), podem esquentar
facilmente.
O LM7805, por exemplo, é um regulador de tensão de +5V com saída para até 1A. Entretanto, devemos prestar
atenção na Potência dissipada sobre o Regulador, uma vez que se ele esquentar muito, poderá se danificar.
Por exemplo, imagine a situação abaixo:
PÁG. 2
Suponha que na saída de +5V acima, tenhamos uma carga de 0,9A. Em termos de Corrente Elétrica, está dentro do
1A que o 7805 suporta. Mas e em termos de Potência?
Ora, sabemos que entra +25V no 7805 e que saí 5V. Portanto, 20V ficarão sobre o regulador.
Se a corrente é de 0,9A, a potência que ficará sobre o 7805 será de:
P=VxI
P = 20V x 0,9A
P = 18 Watts!
Meu amigo, minha amiga (Mikaelle e Raissane), com 18 Watts você poderá fritar um ovo em cima do 7805! O ideal
é que ele trabalhe com, no máximo, 5W de dissipação de potência!
Repare que esse problema seria muito menor se o regulador fosse um 7812, por exemplo. Pois como a tensão de
saída seria de 12V, ficaria apenas 13V sobre o 7812. Ainda assim, a potência dissipada seria alta, mas menor.
O problema de trabalhar com reguladores de tensões baixas, como o 7805, 7806, é que se a tensão na entrada deles
for muito elevada, grande parte dessa tensão ficará em cima desse regulador, fazendo com que dissipe uma potência
elevada.
O que fazer, então, para resolver esse problema de aquecimento? Existem duas soluções básicas:
PÁG. 3
1)
Utilizar dissipador de calor nos reguladores monolíticos;
Figura 1 - Imagem retirada de http://pt.aliexpress.com/item/10-pcs-TO-220-White-Heatsink-Heat-Sink-for-MOSFET-or-Voltage-RegulatorNew/525832449.html (acesso em 29/10/2014)
O uso de dissipador de calor permite que o calor gerado pelo regulador se dissipe mais facilmente para o
ar, permitindo que ele dissipe uma potência maior sem se danificar.
Você pode não acreditar, mas o uso de um simples dissipador de calor, como o da imagem acima,
pode DOBRAR a potência suportada pelo regulador! VAI CORINTHIANS!
Se você colocar um cooler (ventoinha ou micro ventilador) para refrigerar a caixa onde sua fonte será
montada, tanto melhor: o cooler irá fazer com que o ar circule pelo interior da fonte, levando embora o
calor dissipado.
Figura 2 - Imagem de um pequeno Cooler – Imagem retirada de: http://www.eletrodex.com.br/micro-ventilador-40x40x10.html (acesso em
29/10/2014)
PÁG. 4
2)
Outra alternativa é utilizar um Transistor BJT, em modo de amplificador de corrente, em conjunto com o
regulador monolítico. Veja o circuito abaixo:
No caso acima, a Carga será ligada no Emissor do BJT. Ora, como você sabe, em um Transistor BJT, a corrente do
emissor (IE) é quase a mesma da corrente do coletor (IC). Dessa forma, a maior parte da corrente NÃO VIRÁ do
regulador de tensão, e sim do filtro antes dele. A corrente que sairá do 7805 será muito baixa, pois será a corrente de
base do transistor.
IE
IC
IB
Dessa forma, a potência dissipada pelo regulador monolítico tende a ser muito baixa, dispensando o uso de
dissipadores.
Há, entretanto, uma perda de 0,7V na tensão de saída, causa pela junção Base-Emissor do Transistor. Em
reguladores ajustáveis, essa perda não precisa ser levada em conta, uma vez que a tensão de saída sempre será
ajustada pelo usuário.
Já no caso dos reguladores 78XX e 79XX, onde se deseja uma tensão de saída de valor exato, é possível compensar
a perda de 0,7V que ocorre na junção Base-Emissor do BJT adicionando-se um Diodo entre o pino 2 e o Terra do
Regulador, conforme se vê na imagem abaixo:
PÁG. 5
0,7V
Dessa forma, pode-se dispensar o uso do dissipador nos reguladores.
O Transistor ligado como amplificador de corrente pode ser qualquer transistor de potência. Entretanto, minha
recomendação é (do mais recomendado para o menos):
- 2n3055 (inconveniente é o seu tamanho). 115W de potência, com 15A (ver datasheet em:
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/2N3055-D.PDF)
- TIP 3055 (90W de potência, com 15A). Ver datasheet em: http://www.onsemi.com/pub/Collateral/TIP3055D.PDF
- MJE 3055 (75W 10A). Ver datasheet em: http://pdf1.alldatasheet.com/datasheetpdf/view/23322/STMICROELECTRONICS/MJE3055.html
- TIP 41 (65W 6A)
PÁG. 6
A Placa de Circuito Impresso (PCI)
Deve-se escolher uma placa de circuito impresso grande o bastante para que todo o circuito possa caber nela. A
recomendação que dou pra vocês é que seja de Fenolite Virgem ou Fibra de Vidro Virgem (de preferência esta
última) com pelo menos 10cm x 5cm. Esse tamanho é o suficiente para realizarmos, com sobra e tranquilidade, o
layout da nossa fonte.
Apenas observe que o tamanho 10cm x 5 cm é o tamanho da placa. Não quer dizer que o layout irá ocupar todo
esse espaço: dá pra montar uma fonte com um tamanho menor e depois serrar a placa.
Link para placa de fenolite virgem: http://www.eletrodex.com.br/placa-de-fenolite-virgem.html
Link para placa de fibra de vidro virgem: http://www.eletrodex.com.br/placa-de-fibra-de-vidro-virgem.html
Figura 3 - Placa Virgem de Fibra de Vidro
PÁG. 7
Sobre a Caixa da fonte
A caixa onde sua fonte irá ficar poderá ser feita por você de qualquer material, plástico, acrílico, metal, etc.
Entretanto, caso queira, você também pode comprar caixa prontas.
CUIDADO! A caixa deverá caber, com folga, a placa de circuito impresso da fonte, o Transformador, bem
como ter algum espaço extra para que os cabos possam passar. Portanto, leve em conta o tamanho da
caixa na hora de fazê-la ou de comprá-la.
Algumas caixas prontas que indico pra vocês são:
Caixa Patola série PB-215:
Caixa Patola série PB-209:
PÁG. 8
Caixa Patola série CF-8XX:
Case para montagem Patola, série PB-1XX:
Leve em conta que vocês deverão furar a caixa, dependendo do modelo que escolherem, para prender os
componentes externos, como Leds, Potenciômetros, Displays, etc.
Novamente chamo a atenção para o tamanho da caixa. Escolham com cuidado. Atenção também à altura dela, para
que caiba o transformador com alguma folga quando ela for fechada. Procure as medidas do transformador no site
em que você estiver fazendo a compra ou pegue algum emprestado e faça a medição com uma régua.
PÁG. 9
Sobre o Transformador
Nossa fonte trabalhará com, no máximo, 1A de corrente em suas saídas. Dessa forma, vamos utilizar um
transformador de 1A. No futuro, caso você queira uma fonte mais potente, poderá comprar um transformador de
3A ou 5A.
Minha sugestão é que peguem transformador com saída 12+12 (se não for montar fonte simétrica) ou 15+15 (caso
forem montar fonte simétrica).
Sobre o Retificador
Vocês deverão montar o retificador com diodos. Pontes Retificadores já prontas, em forma compacta, não serão
permitidas.
O retificador deverá ser em ponte, devido a motivos que vocês já conhecem: maior eficiência e aproveitamento da
tensão.
Os diodos recomendados são da série 1N400X. Pesquise as características desses modelos e escolha um modelo que
se adeque ao seu projeto.
PÁG. 10
Sobre o Filtro
Vocês deverão calcular o valor do filtro capacitivo de maneira que a corrente média de saída desse filtro seja de
0,75A, com ripple (Vond) de no máximo 3V. Os cálculos e a escolha do modelo do Capacitor deverão estar
justificados na Monografia.
Quando for adquirir um Capacitor, fique atento não apenas ao seu tipo e sua capacitância, mas
também ao valor máximo de tensão por ele suportado. Esse valor deve ser bem acima da tensão
máxima que ele irá receber no circuito. Olho vivo!
Sobre os Reguladores de Tensão Monolíticos
Cuidado na hora de comprar os reguladores de tensão monolítico. Sempre que possível, veja se o modelo que você
está comprando corresponde ao encapsulamento TO-220, que permitem uma corrente de 1A ou 1,5A..
Falo isso porque existem os modelos inferiores, chamados de 78LXX e 79LXX (repare na letra L), que permitem
apenas 100mA de corrente de saída. Nesse caso, o encapsulamento é TO-92. Abaixo está a diferença entre eles:
Encapsulamento
TO-220
Encapsulamento
TO-92
Na saída dos reguladores (sejam eles fixos ou variáveis), é aconselhável colocar um último filtro capacitivo, de valor
que pode ser de 1µF até 220µF. O mais indicado é analisar o datasheet do fabricante, pois cada fabricante estabelece
um valor ideal.
No caso dos reguladores ajustáveis, optar preferencialmente pelo modelo T (LM317T e LM337T), pois permitem
uma corrente de saída de até 1,5A.
DICA: O LM350T é idêntico ao LM317T, porém suporta até 3A na saída. A pinagem deles é a mesma,
bem como o encapsulamento também! Se optar por ele, poderá dispensar o uso de amplificador de
corrente transistorizado que seria necessário no LM317. Datasheet em:
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/LM350-D.PDF
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Sobre a Monografia
A monografia é um estudo científico sobre algum problema ou projeto que você esteja realizando.
No nosso caso, a monografia deverá seguir o modelo proposto pelo professor orientador, que pode ser baixado em:
http://gvensino.com.br/3353-instalacao-de-sistemas-eletronicos-fonte-regulada
Todo o cuidado é pouco na escrita da monografia. Algumas dicas importantes seguem abaixo:

- Evite erros de português, seja de gramática ou de concordância. Você poderá perder pontos por isso;

- Cuidado com o Plágio. Plágio é copiar a informação de algum outro lugar sem citar a fonte, isto é, sem
dizer de onde tirou, como se VOCÊ fosse o autor dela. Isso é crime! Toda informação retirada de algum
outro lugar deve ser citada com a fonte.

- Escreva VOCÊ a sua monografia. Inspire-se em outros autores, mas faça o SEU TEXTO.

- O texto deve ser objetivo, mas claro para que o leitor entenda;

- Todos os detalhes do projeto deverão constar na monografia. Dentre eles:
o Cronograma – o que foi feito em cada dia;
o Descrição do que é e pra que serve uma fonte linear;
o Descrição do funcionamento de cada componente ou grupo de componentes separadamente,
com imagens;
o Descrição do funcionamento dos componentes em conjunto;
o Cálculos de todas as tensões em todos os pontos do circuito (V2RMS, V2P, VCmed/Vmf, Vond
(ver seção Sobre o Filtro))
o Corrente/Tensão/Potência máxima suportada por cada componente escolhido.
o Fotos/Diagramas do circuito;
o Fotos/Diagramas do layout, inclusive o 3D gerado pelo Proteus Ares;
o Fotos da placa da fonte;
o Fotos da fonte já pronta e finalizada;
o Foto dos membros da equipe com o professor orientador;
o Lista de componentes utilizados, quantidade e preço pago por cada um deles;
Uma cópia colorida da monografia deverá ser entregue ao professor no final.
Alunos que fizerem um vídeo e o postarem no Youtube/Vimeo, explicando o funcionamento da fonte e
mostrando-a, ganharão pontos que compensarão eventuais perdas.
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Aquisições Importantes
Lembre-se que, além dos componentes eletrônicos, a nossa fonte terá de estar em uma caixa. Queremos fazer um
trabalho profissional. Por isso, não basta adquirir os componentes eletrônicos. São necessários outros materiais. Vou
ajudar vocês com alguns que são essenciais:
Fusível e Porta Fusível
O fusível é indispensável para proteção da nossa fonte, especialmente proteção contra curto-circuito.
Abaixo veremos duas opções de montagem do fusível. Você deverá escolher uma delas, a seu critério.
OPÇÃO 1 – Porta fusível na carcaça
Figura 4 - Porta Fusível
O fusível será ligado ao primário do transformador. Considerando que a corrente máxima do secundário é 1A, pois
o nosso transformador é de 1A, qual é a corrente máxima do primário? A partir desse valor, que você deverá
calcular, irá determinar o fusível a ser usado no primário.
O porta fusível deverá estar acoplado à carcaça da fonte, de modo que quem for realizar a sua troca não precise abrir
a caixa da fonte.
OPÇÃO 2 – Porta fusível PCI na placa
Figura 5 - Porta Fusível para ser soldado na placa PCI
No caso da opção 2, o porta fusível será soldado junto a placa. Nesse caso, poderá ser ligado tanto no primário
quanto no secundário do transformador, escolhendo-se o valor de corrente mais adequado para proteção do
circuito.
PÁG. 13
Quanto ao Fusível em si
Quanto ao fusível, o tamanho recomendado é 5x20. O modelo é Fusível de Vidro. Dica: Compre vários, pois o
fusível é feito para queimar!
Figura 6 - Fusível de Vidro 5x20
Borne de Encaixe
Os bornes de encaixe serão o meio pelo qual ligaremos nossa placa PCI ao mundo exterior. Serão nesses bornes que
o sinal virá do transformador; também serão através deles que o sinal sairá da placa, indo até os plugs de saída.
Portanto, a correta escolha dos bornes é muito importante.
Os bornes que vamos pegar são do modelo KRF-128 ou KF-128, de 2 ou 3 terminais/conexões (podendo haver de
mais conexões também).
Figura 7 - Borne de Encaixe de 3 terminais
PÁG. 14
Figura 8 - Bornes de Encaixe em Azul. João Alexandre da Silveira, Revista do Arduino. Retirado da Internet
Suporte para LED
Caso você queira usar um LED externo para indicar que a fonte está ligada, é indicado o uso de um suporte para
prender esse LED. O suporte deve ser do mesmo tamanho do LED – os LEDs mais comuns são os de 5mm.
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Chave Seletora HH 127V/220V
Você deverá acoplar à sua fonte uma chave seletora 127V/220V, para que o usuário possa trabalhar com as duas
tensões de entrada.
Exemplo: http://www.eletrodex.com.br/chave-hh-6t-180-ss22k15-g7-c-marcac-o-127-220-c-rosca-c-haste.html
Chave Gangorra (ou similar) para ligar/desligar a fonte
Claro que nossa fonte terá de ter uma chave para ligar ou desligar. Uma chave gangorra é o ideal para isso. Modelos
com lâmpadas neon são mais bonitos e custam pouca coisa mais caro e são uma boa pedida.
Knob rotativo para potenciômetro
Afim de dar um melhor acabamento externo, podemos usar um Knob para ficar sobre o(s) potenciômetro(s) de
ajuste de tensão:
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Borne para Pino Banana
A saída de nossa fonte deverá ser feita com Borne para Pino Banana, de tamanho médio (também conhecido como
Modelo 170). Cor Vermelha para saídas positivas/negativas e Preta para Terra(GND).
Cabo ou Tomada de Força
Existem duas opções para tomada de força em nosso projeto.
OPÇÃO 1 – Tomada + Cabo de Força Tripolar
A maior vantagem, nessa opção, é que pode-se escolher uma tomada que já contenha um porta-fusível, eliminandoo. Bem como a maior segurança na operação do equipamento, uma vez que o cabo de força não precisará ficar
conectado o tempo inteiro na fonte.
Figura 9 - Cabo de força tripolar e Tomada Tripolar com Porta-Fusível
PÁG. 17
OPÇÃO 2 – Cabo de Força Rabicho 3 pinos
A desvantagem do cabo Rabicho é que deverá ser usado junto com o porta-fusível. Em compensação, uma
vantagem pode ser que a caixa não precisará ser cortada para encaixar a tomada. Veja exatamente o tipo de caixa que
vocês vão usar e escolha a opção que mais lhe agrada.
Broca para Circuito Impresso
Cada dupla deverá usar a sua própria Broca de Aço Rápido para perfurar a placa de circuito impresso (PCI).
A broca deve ser de tamanho 1mm (modelo SM32M 1000100), que pode ser encontrada em:
http://www.eletrodex.com.br/brocas-para-circuito-impresso.html
DICA: comprem no Dutra Máquinas, pois o preço está mais em conta (02/11/2014). Cada aluno que
montar sua fonte deverá ter uma broca de 1mm para uso próprio.
Comprem em conjunto e rachem o frete, pois assim ficará muito mais barato. Link para broca:
http://www.dutramaquinas.com.br/produtos/broca-de-aco-rapido-1-mm-din-338-53-87-001-000
PÁG. 18

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