Fontes de alimentação simplificadas, do tipo eliminador de pilhas, sem a necessidade de um transformador de isolamento podem ser úteis em inúmeras aplicações práticas de baixo consumo, como a alimentação de LEDs, pequenos motores ou circuitos eletrônicos que não precisam de regulagem, etc. Evidentemente, apenas as aplicações em que a segurança que um transformador isolador proporciona devem ser levadas em conta tais como calculadoras, relógios, etc. A fonte que descrevemos pode alimentar circuitos que exijam tensões de 3 a 12 volts com correntes de até uns 200 mA.
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As fontes de alimentação sem transformador ou FASTs consistem numa alternativa barata para quem precisa de baixa potência em corrente contínua sem a necessidade de se usar um componente caro e volumoso: o transformador.
Evidentemente, o transformador não deve ser desprezado, já que ele proporciona o isolamento da rede que garante a segurança do usuário do aparelho alimentado.
A fonte que descrevemos não usa transformadores e por isso deve ser usada com cuidado, não devendo alimentar qualquer tipo de aparelho que tenha uma conexão ao seu chassi ou a um ponto que possa ser trocado pelo operador.
Pequenos aparelhos de uso doméstico ou projetos experimentais que normalmente usam pilhas e que sejam bem isolados em suas caixas podem perfeitamente ser alimentados por esta fonte que se caracteriza pelos poucos componentes usados. Dentre os dispositivos que podem ser alimentados por essa fonte podemos citar:
LEDs
Pequenas lâmpadas
Circuitos eletrônicos de baixo consumo
Relés sensíveis
Motores de baixo consumo
COMO FUNCIONA
A idéia básica do projeto consiste em se fazer a redução da tensão da rede de energia, não por meio de um transformador, mas sim usando a reatância capacitiva de um capacitor de poliéster ou outro tipo despolarizado.
Conforme o leitor deve saber, a "oposição" que um capacitor apresenta à passagem de uma corrente alternada depende tanto de sua capacitância como da freqüência da corrente.
A vantagem na utilização de um capacitor como uma "oposição" ou "resistência" está no fato de que ele faz isso com um mínimo de dissipação de energia em forma de calor, o que não acontece com um resistor, conforme mostra a figura 1.
Assim, é possível reduzir a tensão da rede de energia para valores mais apropriados para o trabalho de uma fonte, sem usar transformador, com a ajuda de um capacitor apropriado.
No nosso circuito este capacitor é C1 que pode ter valores entre 1 uF e 2,2 uF conforme a corrente que desejamos na saída.
O resistor de 470 k ohms em paralelo com este resistor é para evitar que ele se mantenha carregado ao desligarmos o aparelho o que pode ser causa de choques desagradáveis.
Uma vez que a tensão tenha sido abaixada pela rede de entrada em que o componente principal é o capacitor passamos a retificação de limitação inicial de tensão feita por meio de uma ponte.
Esta ponte usa dois diodos comuns e dois diodos zener de 15 volts que têm por finalidade evitar que picos superiores a 15 volts apareçam no circuito de regulagem de saída, o que poderia causar problemas para o circuito integrado.
O capacitor C2 filtra a tensão obtida na ponte de modo a se obter uma tensão contínua pura.
Finalmente temos o circuito estabilizador de tensão cujo tipo vai depender da tensão que desejamos na saída. O XX do tipo indicado no diagrama indica a tensão de saída.
Assim, podemos usar um 7806 se quisermos 6 V de saída ou ainda um 7812 para uma tensão de saída de 12 volts. Para tensões menores será preciso usar um zener de 2 W ou maior.
A corrente máxima dos reguladores da série normal em invólucro TO-220 é de 1 ampère, mas neste circuito teremos uma corrente disponível menor. Mesmo assim, será interessante dotá-lo de um pequeno radiador de calor.
Existem entretanto reguladores da série 78XX de menor capacidade de corrente (200 mA) que podem ser usados, caso o consumo seja dessa ordem ou menor, e que são fornecidos em invólucros TO-54 (semelhante ao dos transistores BC548) e que não necessitam de dissipador de calor.
A saída do circuito é desacoplada pelo capacitor C3 e o diodo D2 tem por finalidade proteger o circuito integrado quando ligamos e desligamos cargas indutivas.
MONTAGEM
Na figura 2 temos o diagrama completo da fonte sem transformador para a rede de 110V. Para a rede de 220V, dependendo da corrente exigida, o capacitor C1 pode ter seus valores reduzidos.
Podemos dizer que, para a mesma corrente, na rede de 220 V o capacitor pode ter metade do valor do correspondente na rede de 110 V.
A disposição dos componentes desta montagem numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 3.
O componente mais crítico desta montagem é o capacitor C1 que deve ser obrigatoriamente de poliéster metalizado com uma tensão de trabalho de pelo menos 200 V se a rede de energia for de 110V. Para a rede de 220 V a tensão mínima de trabalho indicada é de 400V.
Os diodos zener são de 2 W ou maiores e o capacitor eletrolítico C1 deve ter uma tensão de trabalho de pelo menos 25 Volts.
O capacitor C3 deve ter uma tensão de trabalho um pouco maior que a tensão de saída da fonte. O circuito integrado deve ser selecionado de acordo com a tensão que se deseja na saída.
O modo de se fazer a saída da fonte depende da aplicação. Leve sempre em conta que não existe isolamento da rede de energia e que nenhuma parte dos fios de saída ou do circuito deve ficar exposta. Um contacto com essas partes seria perigoso.
Para alimentação de um projeto, ela pode ser incluída na mesma placa ou ainda feita por fios comuns. Para alimentar aparelhos comerciais, use um cabo com conector apropriado.
PROVA E USO
Para provar o aparelho ligue a fonte na rede de energia e depois meça com cuidado a tensão de saída.
Esta medida deve ser feita evitando-se qualquer contacto com partes vivas, já que a fonte não é isolada da rede e por isso pode causar choques.
Comprovado o funcionamento é‚ só usar a fonte respeitando-se tanto sua limitação de corrente quanto sua polaridade.
O máximo de cuidado deve ser tomado para se evitar qualquer contacto com partes vivas. Feche a fonte em caixa plástica para evitar problemas.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
D1, D2 - 1N4004 (1N4007 para a rede de 220 V) ou equivalentes - diodos de silício
Z1, Z2 - 15V x 2W - diodos zener
CI-1 - 78XX - circuito integrado regulador de tensão, conforme tensão desejada na saída - ver texto
Resistores:
R1 - 47 ohms x 2W - fio
R2 - 470k ohms x 1/2W – amarelo, violeta, amarelo
Capacitores:
C1 - 1 uF ou 2,2 uF x 200V (rede de 110V) ou 400 V (rede de 220V) - poliéster - ver texto
C2 - 470 uF/25V - eletrolítico
C3 - 10 uF/16V - eletrolítico
Diversos:
F1 – Fusível de 500 mA
Placa de circuito impresso, cabo de força, caixa para montagem, radiador de calor para o circuito integrado, suporte para fusível, fios, solda, etc.
Se o leitor deseja saber mais sobre fontes e ter uma vasta coleção de seus circuitos recomendamos o livro “Fontes de Alimentação” de nossa autoria.
