Introduo

A tenso que encontramos corriqueiramente em nossas casas fornecida sob forma senoidal de baixa frequncia, mas muitos dos produtos existentes no mercado precisam de uma forma de operao mais eficiente, ento para isso foi desenvolvido o dispositivo chamado Fonte DC.Essa fonte transforma a forma de onda alternada da tenso fornecida ao circuito para uma forma constante e continua. A fonte DC formada 4 componentes internos: transformador, circuito retificador, filtro capacitivo e um regulador de tenso.A fonte ser calculada, simulada e experimentada a partir de componentes eletrnicos que foram pr-estabelecidos.

Teoria

O transformador tem a funo de reduzir a tenso recebida pela fonte e diminu-la, ainda sob a forma senoidal, para entrada no circuito desejado.O transformador formado por dois filamentos de espiras separadas por um determinado material e funciona como um transmissor de energia eltrica de um circuito a outro baseado na Lei de Faraday para o eletromagnetismo, trabalhando principalmente com a relao tenso/nmero de espiras.

O circuito retificador formado por uma distribuio de diodos e tem por finalidade impedir a inverso da corrente eltrica no circuito causado pela forma deonda senoidal que entra pelo trnasformador.Dos tipos de distribuies disponveis, aqui ser usado o que chamamos de retificador de meia onda que consite na utilizao de um diodo em srie a partir do transformador. A vantagem desse sistema a simplicidade, j que o mesmo necessita apenas de um diodo.A desvantagem de usar esse tipo de retificador, que o mesmo aproveita apenas uma parte da tenso fornecida, podendo causar rudos e danos para a rede a frente. Outra desvantagem o cuidado necessrio com a potncia do diodo usado, pois nesse tipo de retificador h grandes chances do mesmo ser danificado e perder seu poder de operao

Figura 1: Exemplo de Retificador de 1/2 Onda Apesar do retificador deixar a tenso contnua, o pulso continua presente na transmisso. Para retirar esse pulso e diminuir a variao de tenso que chega do retificador, usado um filtro capacitivo para aproximar a variao para um valor prximo ao desejado para a carga final, transformando a tenso constante. Esse filtro formado por um capacitor em paralelo ao circuito.

Figura 2: Grfico da tenso no filtro capacitivo

Aps a filtragem utilizado um regulador de tenso cuja funo transformar a tenso recebida do filtro em uma tenso contnua e constante, para isso a tenso de entrada deve ser maior que a de sada. A funo do regulador principalemte proteger o circuito contra os picos de tenso que podem ocorrer e assim proteger os componentes eletrnicos.

Clculo

A fonte ser alimentada por uma tenso de 127 VRMS com frequncia de 60 Hz. Usando um transformador com razo de transformao 10:1, temos uma tenso para o circuito de 12,7 VRMS a partir da equao (1) (usaremos a tenso de 12 VRMS que foi a fornecida pelo equipamento no laboratrio). E assim temos a seguinte a voltagem:

Essa a voltagem de pico do circuito para a fonte. Atravs do uso de um diodo para montagem de um retificador de meia onda, temos a seguinte voltagem:

Assim j polarizamos a onda senoidal que chega ao circuito, agora o dimensionamento do filtro capacitivo. Vamos utilizar a 10% da tenso de pico.

Assim temos que a tenso a partir do filtro enquanto o capacitor carregado e descarregado vai variar entre 16,27 V e 14,64 V.Como requisitado na proposio da fonte, o capacitor necessrio para uma corrente de 70mA:

Chegando no regulador, o mesmo fornecer uma tenso VDC de:

Para uma tenso de 9V, necessitaremos de uma carga de:

Com potncia de:

Para usarmos o LED como indicao de funcionamento da fonte, temos de coloc-lo em srie com uma resistncia de e ambos paralelos a carga calculada. Usaremos o LED de cor verde que segundo seu datasheet possui os seguintes valores de operao:

Simulador

Para a simulao, usamos o capacitor comercial de e o . O circuito apresentou-se do seguinte modo:

Figura 3: Circuito montado no simulador

Assim, o multimetro marcou a tenso de VL de:

Figura 4: Leitura do multimetro para VLOs grficos para VC e VL apresentaram-se da seguinte maneira:

Figura 5:Circuito com osciloscpio

Figura 6: Grficos de Vc e VL

O simulador utilizado foi software de nome MultiSim na verso 11.0.

Experincia

Para a experincia foi adquirido os componentes por:ComponentesPreo

TransformadorUsado do Laboratrio

Diodo 1N4007Usado do Laboratrio

Capacitor 1000FUsado do Laboratrio

Capacitor 0,33 FUsado do Laboratrio

Capacitor 1 FUsado do Laboratrio

Regulador KA7809Usado do Laboratrio

Resistor 128 Usado do Laboratrio

Resistor 390 Usado do Laboratrio

LED VerdeUsado do Laboratrio

TotalUsado do Laboratrio

Tabela 1: Preos dos componentes utilizados

Para efeitos de mercado, o resistor calculado e simulado de 350 foi substiuido por um de 390.

O circuito projetado tomou a forma de:

Figura 7: Circuito montado

E os valores encontrados para Vc e VL foram de:

Figura 9: Grfico indicado pelo osciloscpio

Concluso

A partir da teoria foi possvel montar a fonte DC para uma carga e entender melhor o comportamento de cada componente que compe uma fonte contnua.A cada passo dado s informaes que apareciam se apresentavam como a teoria estudada. As frmulas aplicadas foram muito teis e diria at quase precisas.A ligeira discrepncia entre os valores medidos no simulador e visto na experincia pode ter sido em razo da mudana no resistor utilizado por efeito de aplicao d mercado.O valor que mais decepcionou foi o valor mnimo da tenso aps o filtro capacitivo por que segundo o clculo terico deveria ser maior que o medido pelo osciloscpio. Para efeito prtico, essa varincia no alterou tanto o comportamento do circuito, isto , nenhum componente acusou mau funcionamento. Mas caso o dimensionamento fosse afetado pelo valor terico, o valor experimental poderia causar srios danos a um equipamento comercial.

Referncia

http://www.clubedaeletronica.com.br/Eletronica/PDF/Retificadores%20com%20filtro.pdf http://www.nartlof.com/Retificadores_Tipos.aspx http://www.te1.com.br/2011/02/leds-o-que-voce-precisa-saber/#axzz2mNBuUvW2 Notas pessoais de observaes da aula ministradas pelo Professor Evandro em Eletrnica I.