Descrevemos o projeto de uma fonte de corrente constante ajustável e tensão ajustável com características muito interessantes para a bancada de projetos. A faixa de correntes constantes pode ser ajustada entre 12 mA e perto de 3 A e a tensão entre 1,2 V e 25 V. O circuito é protegido contra curto-circuitos e usa componentes de baixo custo e fácil obtenção.
Encontrar um projeto que ao mesmo tempo possa funcionar como fonte de tensão ajustável e fonte de corrente constante também ajustável não é muito simples. No entanto, se tomarmos como base as características de um circuito integrado regulador de tensão como o LM350T o projeto de tal fonte torna-se simples.
Assim, apresentamos neste artigo um circuito que pode funcionar como uma excelente fonte de tensão variável com a chave seletora numa posição e em seguida, pelo simples acionar de uma chave, transformar-se numa fonte de corrente constante.
Trata-se de um projeto excelente para as seguintes aplicações:
a) Como fonte de tensão:
* Alimentação de circuitos na bancada
b) Como fonte de corrente constante:
* Carga de baterias
* Teste e alimentação de circuitos que exijam esta modalidade de fonte
Características:
* Tensões de saída: 1,25 a 22 Volts (tip)
* Correntes de saída: 12 mA a 3 A (tip)
* Possui proteção contra curto-circuito na saída
* Possui proteção térmica
* Regulagem de carga melhor que 0,1 %
* Regulagem de linha melhor que 0,005 %/V
* Tensão de entrada: 110/220 V
COMO FUNCIONA
Um transformador abaixa a tensão da rede de energia para 18 + 18 V rms sob corrente de até 3 A. O leitor pode usar transformadores de correntes ou mesmo tensões menores mas a saída de corrente e tensão máxima da fonte ficará condicionada às características deste transformador. Não se recomenda o uso de transformadores de maior corrente ou tensão já que isso pode sobrecarregar o circuito integrado usado.
A retificação da corrente alternada obtida no secundário do transformador é feita pelos diodos carregando assim o capacitor C1 praticamente com a tensão de pico deste componente. Assim, a tensão no capacitor pode chegar a perto de 26 Volts.
A filtragem do capacitor garante uma tensão de alimentação para o circuito do regulador de tensão de excelente qualidade. No entanto, o circuito integrado só pode entregar na sua saída uma tensão máxima que seja 2 V menor que a tensão de entrada.
O circuito integrado regulador de tensão LM350T é muito simples de usar, pois utiliza poucos componentes externos que programam tanto sua corrente como sua tensão.
Para operar como regulador de tensão o pino 1 é ligado a um divisor de tensão formado por R3 e P1 através da chave S1.
Nestas condições quando a resistência de P1 é mínimo e o pino 1 do circuito integrado é aterrado temos a ligação direta de um zener interno de 1,25 V que determina então a tensão de saída. Esta é a tensão mínima que a fonte pode fornecer.
Quando a resistência de P1 aumenta soma-se uma tensão ao diodo zener interno fazendo com que a tensão de saída também suba até atingir o máximo que é dado pela resistência máxima de 4,7 k ohms. Nestas condições com os valores de componentes indicados no circuito a tensão de saída da fonte estará entre 20 e 22 Volts. Este valor depende de certo modo da qualidade do transformador usado.
Quando passamos a chave S1 para a posição fonte de corrente entram no circuito o resistor R2 e o potenciômetro de ajuste P2.
A intensidade de corrente que a fonte vai manter na carga, nestas condições, e que não depende da tensão dentro da faixa de 0 a 18 volts aproximadamente, é dada pelas características do zener externo e pela resistência de P2 mais R2.
Para o valor mínimo, quando P1 está na posição de resistência nula esta corrente será:
I = 1,25/R2
I = 1,25/0,47
I = 2,65 A
Para chegar aos 3 A o leitor pode diminuir um pouco o valor de R2 ligando em paralelo um resistor de aproximadamente 100 ohms.
Com P2 na resistência máxima, a corrente estabelecida na carga será:
I = 1,25/100
I = 0,0125 A
Veja que a corrente passa por R2 e P2 exigindo que estes componentes sejam de boa dissipação. No caso P2 deve ser um potenciômetro de fio.
Na figura 1 temos os modos de ligação do circuito integrado LM350T para funcionar tanto como regulador de corrente como regulador de tensão.
O leitor, com base nos cálculos indicados tanto pode calibrar as escalas dos potenciômetros como pode alterar as características do aparelho.
No projeto original sugerimos também o yuso de um voltímetro e um amperímetro na saída, mas uma alternativa econômica é usar um multímetro de baixo custo para esta finalidade. Em alguns casos multímetros pequenos de 1 000 ohms por volt de sensibilidade custam mais baratos que amperímetros ou voltímetros comuns.
MONTAGEM
Na figura 2 temos o diagrama completo da fonte.
Na figura 3 temos a disposição dos componentes para a montagem numa placa de circuito impresso.
O circuito integrado deverá ser montado num bom radiador de calor e as trilhas assim como fios de alta corrente devem ter dimensões compatíveis. Trilhas finas podem comprometer o desempenho da fonte.
O capacitor C1 pode ter valores entre 3 300 uF e 4 700 uF com tensão de trabalho a partir de 40 V e o LED indicador é opcional.
O potenciômetro P2 deve ser obrigatoriamente de fio enquanto que o resistor R2 deve ser de pelo menos 2 W de dissipação.
O transformador é um componente importante na montagem desta fonte pois de sua qualidade e características vão depender as correntes e tensões máximas obtidas.
Sugerimos o uso de transformadores que tenham secundários de 15 + 15 V até 20 + 20 V com correntes de 2 a 3 ampères. O enrolamento primário deve ter tensão de acordo com a rede local ou duas tensões. Neste caso deve ser incluída uma chave comutadora para a tensão de entrada.
A saída pode ser feita com bornes isolados com uma diferenciação de cor para a corrente e tensão.
Tome cuidado na ligação da chave comutadora S1. Trata-se de uma chave HH comum.
PROVA E USO
Para a verificação da tensão da saída basta ligar um resistor de carga, por exemplo 22 ohms x 10 W e com a ajuda de um multímetro ou tomando como base o próprio voltímetro da fonte verificar se a tensão varia dentro da faixa esperada.
Para a verificação da corrente use como carga o mesmo resistor e com base nas indicações do amperímetro veja as sua suas variações.
No uso é importante respeitar as limitações tanto de corrente como de tensão. se houver aquecimento excessivo dos componentes é sinal que a carga pode estar exigindo mais do que a fonte pode fornecer.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 - LM350T - circuito integrado, regulador de tensão
D1, D2 - 1N5404 ou equivalente - diodo retificador
LED1 - LED vermelho comum
Resistores:
R1 - 4,7 k ohm x 1/2 W
R2 - 0,47 ohms x 2 W
R3 - 240 ohms x 1/2 W
P1 - 4,7 k ohms - potenciômetro comum
P2 - 100 ohms - potenciômetro de fio
Capacitores:
C1 - 4 700 uF/ 40 V - eletrolíticos
Diversos:
S1 - Chave 2 pólos x 2 posições
S2 - Interruptor simples
F1 - Fusível de 1 A
T1 - Transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 18 + 18 V x 3 A - ver texto
V - Voltímetro 0-30 V
A - Amperímetro 0-3 A
Placa de circuito impresso, caixa para montagem, cabo de força, suporte de fusível, radiador de calor para o circuito integrado, bornes de saída, fios, solda, etc.
