Fonte de 1,2 V a 25 V com 5 A (ART2027)
Fonte de 1,2 V a 25 V com 5 A (ART2027)
Fontes de alimentação com boa capacidade de corrente são necessárias na bancada de trabalhos profissionais. A fonte descrita neste artigo faz uso de um único integrado regulador de alta capacidade de corrente, o LM 338 da National, que é apresentado em invólucro metálico TO-3 de aço.
Descrevemos neste artigo uma excelente fonte de alimentação para a bancada, com capacidade de até 5 A e tensão ajustável linearmente e continuamente na faixa de 1,2 a 25 V.
Esta fonte poderá ser usada no teste de auto-rádios e toca-fitas, amplificadores e na alimentação de diversos tipos de circuitos eletrônicos.
Com limitação de corrente e proteção contra curto-circuito na saída, esta fonte tem características que não poderiam ser obtidas em outra configuração de igual simplicidade.
Se o leitor ainda não possui uma boa fonte de alimentação em sua bancada, eis a oportunidade de equipá-la com um circuito realmente eficiente e útil.
Tensões de saída: 1,2 a 25 V
Corrente de saída máxima: 5 A
Tolerância p/ a tensão de saída: 1%
Regulagem de carga: 0,3%
Regulagem da linha: 0,01%
Rejeição do ripple: 60 dB (tip)
A fonte apresentada tem configuração bastante simples. O transformador abaixa a tensão da rede até um valor apropriado à operação do circuito regulador.
Dois diodos fazem a retificação em onda completa e um eletrolítico de grande valor faz a filtragem.
A regulagem é obtida com um circuito integrado LM 338, que é fornecido em invólucro TO-3 metálico (semelhante ao 2N3055), figura 1.
Figura 1 – Invólucro e montagem do LM338
Este integrado pode fornecer tensões na faixa de 1,2 a 32 V com corrente de até 5 A e precisa de poucos componentes externos para formar um regulador ajustável completo.
A tensão desejada na saída é determinada pela resistência de derivação no terminal ADJ, conforme o circuito da figura 2.
Fig. 2 - Uso do LM338. Fórmula para a determinação da tensão de saída.
Valores típicos de P1 e R2 são os dados no diagrama para uma variação entre 1,2 V e a máxima tensão desejada na saída.
Os capacitores junto ao integrado, que devem ficar fisicamente bem próximos deste componente, têm por função desacoplar o circuito, evitando instabilidades principalmente se a carga operar com correntes que estejam devidamente sujeitas a variações rápidas.
A corrente no potenciômetro é dada pela soma da corrente de ajuste com a corrente no resistor R1.
Desta forma, a dissipação do potenciômetro deve ser prevista em função da máxima tensão de saída, assim como a dissipação de R1.
No nosso caso, optamos pelo uso de um potenciômetro de fio e de um resistor de 2 W nesta função.
Figura 3 – Diagrama da fonte
Os poucos componentes usados eliminam a necessidade de placa de circuito impresso. Uma ponte de terminais pode manter em posição de funcionamento os diodos, resistores e capacitores, conforme mostra a figura 4.
As dimensões relativamente grandes na maioria dos componentes tornam, mesmo aconselhável este tipo de montagem.
O circuito integrado deve ser montado num radiador de calor compatível com a potência que deve ser dissipada.
Os diodos D, e D2 devem ter tensões inversas de pico de 100 V. Tipos entre 3 A e 5 A podem ser usados, já que na retificação em onda completa cada diodo opera apenas durante meio ciclo, o que quer dizer que, na condição de 5 A de saída, cada diodo estará sendo percorrido por uma corrente média de 2,5 A e por isso um capacitor de 4 700uF é usado.
O LED é opcional, e o capacitor C3 deve ser montado junto à saída do integrado. O capacitor C2 também deve montado próximo ao terminal de entrada do integrado.
Fios os grossos e curtos interligando os componentes garante maior estabilidade para o circuito.
O potenciômetro P1 pode ser de 4,7k ou 5 k Ω de fio. O instrumento indicador na saída é opcional. Podemos usar um voltímetro de ferro móvel de baixo custo de 0-25 V para uma versão econômica porém menos precisa, ou ainda um voltímetro de 0-25 V ou 0-30 V de bobina móvel com maior precisão.
Um miliamperímetro de 0-1 mA e ser convertido num voltímetro com a ligação de um resistor e um trimpot em serie. O resistor será de 15 kΩ e o trimpot de 47 kΩ.
Ajustamos o trimpot para uma leitura igual a de um multímetro ligado em paralelo com a saída da fonte e que serve de referência.
Para provar a fonte basta colocar o fusível no suporte e ligá-la à rede de alimentação. Coloque uma carga na saída, como por exemplo um resistor de 22 Ω x 30 W.
Este resistor drenará pouco mais de 1 A sob tensão máxima e permite ver como se comporta a fonte. 3 ou 4 destes resistores na saída permitem fazer um teste sob condições de maior corrente. Veja se a tensão se mantém na saída.
O transformador é muito importante no projeto, pois se for de má qualidade não fornece a corrente máxima esperada podendo ocorrer quedas de tensão.
Meça isso na entrada do integrado caso ocorra suspeitas. Se houver queda neste ponto o suspeito é o transformador.
Um superaquecimento do transformador em condições de corrente elevada também é indicativo de que sua corrente real é menor que a especificada.
Comprovado o funcionamento é só usar a fonte, respeitando-se sua capacidade de corrente.
Cl1 - LM338 - circuito integrado,
D1, D2 - 100 V/ 5 A - diodos de silício
M1 - voltímetro 0-25 V (ver texto)
T1 - transformador com primário de acordo com a rede local e secundário de 18+18 ou 20+20 V x 5 A
F1 - 3 A - fusível
S, - interruptor simples
C1 - 4700 µF x 40 V – capacitor eletrolítico
C3 - 1 µF x 30 V - capacitor eletrolítico
R, - 39 k Ω x 1 W - resistor
R2 - 120 Ω x 2 W - resistor
P1 - 4,7 ou 5 k Ω - potenciômetro de fio
Diversos: cabo de alimentação, ponte de terminais, suporte para fusível, radiador de calor para o transistor, botão plástico para P1, suporte para o LED, bornes de saída, fios, solda etc.