Projetando circuitos de fonte de alimentação simples

O post detalha como projetar e construir um circuito de fonte de alimentação simples, desde o design básico até a fonte de alimentação razoavelmente sofisticada com recursos estendidos.

Fonte de alimentação é indispensável

Quer se trate de um novato eletrônico ou de um engenheiro especializado, todos exigem essa peça indispensável de equipamento chamada unidade de fonte de alimentação.

Isso ocorre porque nenhum sistema eletrônico pode funcionar sem energia, para ser mais preciso, uma energia CC de baixa tensão, e uma fonte de alimentação é um dispositivo que se destina especificamente a cumprir esse propósito.

Se este equipamento é tão importante, torna-se imperativo para todos no campo aprenderem todos os detalhes deste importante membro da família eletrônica.

Vamos começar e aprender como projetar um circuito de fonte de alimentação, primeiro um mais simples, provavelmente para os novatos que achariam esta informação extremamente útil.
PARA circuito básico de alimentação exigirá fundamentalmente três componentes principais para fornecer os resultados pretendidos.
Um transformador, um diodo e um capacitor. O transformador é o dispositivo que possui dois conjuntos de enrolamentos, um primário e outro secundário.

A rede elétrica 220v ou 120v é alimentada ao enrolamento primário, que é transferido para o enrolamento secundário para produzir ali uma tensão induzida mais baixa.

A baixa tensão reduzida disponível no secundário do transformador é usada para a aplicação pretendida em circuitos eletrônicos, no entanto, antes que esta tensão secundária possa ser usada, ela precisa ser primeiro retificada, o que significa que a tensão precisa ser transformada em CC primeiro.

Por exemplo, se o secundário do transformador for classificado em 12 volts, os 12 volts adquiridos do secundário do transformador serão 12 volts AC entre os fios relevantes.

O circuito eletrônico nunca pode funcionar com ACs e, portanto, esta tensão deve ser transformada em DC.

Um diodo é um dispositivo que converte efetivamente um CA em CC. Existem três configurações através das quais os projetos básicos de fonte de alimentação podem ser configurados.

Você também pode querer aprender como projetar uma fonte de alimentação de bancada

Usando um único diodo:

A forma mais básica e crua de design de fonte de alimentação é aquela que usa um único diodo e um capacitor. Visto que um único diodo retificará apenas meio ciclo do sinal CA, este tipo de configuração requer um grande capacitor de filtro de saída para compensar a limitação acima.

Um capacitor de filtro garante que, após a retificação, nas seções decrescentes ou decrescentes do padrão DC resultante, onde a tensão tende a cair, essas seções sejam preenchidas e encimadas pela energia armazenada dentro do capacitor.

O ato de compensação acima feito pela energia armazenada dos capacitores ajuda a manter uma saída DC limpa e livre de ondulações, o que não seria possível apenas pelos diodos.

Para um projeto de fonte de alimentação de diodo único, o enrolamento secundário do transformador só precisa ter um enrolamento único com duas extremidades.

No entanto, a configuração acima não pode ser considerada um projeto de fonte de alimentação eficiente devido à sua retificação de meia onda bruta e recursos limitados de condicionamento de saída.

Usando Dois Diodos:

O uso de alguns diodos para fazer uma fonte de alimentação requer um transformador com um enrolamento secundário com derivação central. O diagrama mostra como os diodos são conectados ao transformador.

Porém, os dois diodos trabalham em tandem e atacam ambas as metades do sinal AC e produzem uma retificação de onda completa, o método empregado não é eficiente, pois a qualquer momento apenas uma metade do enrolamento do transformador é utilizada. Isso resulta em má saturação do núcleo e aquecimento desnecessário do transformador, tornando este tipo de configuração de fonte de alimentação menos eficiente e um design comum.

Usando Quatro Diodos:

É a melhor e universalmente aceita forma de configuração de fonte de alimentação no que diz respeito ao processo de retificação.

O uso inteligente de quatro diodos torna as coisas muito simples, apenas um único enrolamento secundário é tudo o que é necessário, a saturação do núcleo é perfeitamente otimizada, resultando em uma conversão eficiente de CA para CC.

A figura mostra como uma fonte de alimentação retificada de onda completa é feita usando quatro diodos e um capacitor de filtro de valor relativamente baixo.

Este tipo de configuração de diodo é popularmente conhecido como rede de ponte, você pode querer saber como construir uma ponte retificadora .

Todos os projetos de fonte de alimentação acima fornecem saídas com regulação normal e, portanto, não podem ser considerados perfeitos, eles falham em fornecer saídas CC ideais e, portanto, não são desejáveis ​​para muitos circuitos eletrônicos sofisticados. Além disso, essas configurações não incluem recursos de controle de tensão e corrente variável.

No entanto, os recursos acima podem ser simplesmente integrados aos projetos acima, em vez da última configuração de fonte de alimentação de onda completa por meio da introdução de um único IC e alguns outros componentes passivos.

Usando o IC LM317 ou LM338:

O IC LM 317 é um dispositivo altamente versátil que normalmente é incorporado com fontes de alimentação para obter saídas de tensão / corrente bem reguladas e variáveis. Um pouco circuitos de exemplo de fonte de alimentação usando este IC

Visto que o IC acima só pode suportar um máximo de 1,5 amperes, para saídas de corrente maiores, outro dispositivo semelhante, mas com classificações mais altas, pode ser usado. O IC LM 338 funciona exatamente como o LM 317, mas é capaz de suportar até 5 amperes de corrente. Um design simples é mostrado abaixo.

Para obter níveis de tensão fixos, os ICs da série 78XX podem ser empregados com os circuitos de fonte de alimentação explicados acima. O 78XX ICs são explicados de forma abrangente para sua referência

Nos dias de hoje fontes de alimentação SMPS sem transformador estão se tornando os favoritos entre os usuários, devido à sua alta eficiência e alta potência, fornecendo recursos em tamanhos incrivelmente compactos.
Embora construir um circuito de alimentação SMPS em casa certamente não seja para os novatos na área, engenheiros e entusiastas com conhecimento abrangente sobre o assunto podem construir esses circuitos em casa.

Você também pode aprender sobre um pequeno e interessante design da fonte de alimentação do modo switch.

Existem algumas outras formas de fontes de alimentação que podem ser construídas até mesmo pelos novos entusiastas da eletrônica e não requerem transformadores. Embora muito baratos e fáceis de construir, esses tipos de circuitos de fonte de alimentação não podem suportar correntes pesadas e são normalmente limitados a 200 mA ou mais.

Design de fonte de alimentação sem transformador

Dois conceitos do tipo de circuito de fonte de alimentação sem transformador acima são discutidos nos seguintes posts:

Usando Capacitores de Alta Tensão,

Usando Hi -End ICs e FET

Feedback de um dos leitores dedicados deste blog

Caro Swagatam Majumdar,

Desejo fazer um psu para um microcontrolador e seus componentes dependentes ...

Quero obter uma saída estável de + 5V e + 3,3V da fonte de alimentação, não tenho certeza da idade do amplificador, mas acho que um total de 5A deve ser suficiente. Haverá também um mouse 5V e um teclado 5V e 3 x SN74HC595 IC's também e 2 x 512Kb SRAM ... Então, eu realmente não sei a idade do amplificador para apontar ....

Eu acho que 5Amp é o suficiente? .... Minha pergunta principal é qual TRANSFORMADOR usar e quais DIODOS usar? Eu escolhi O transformador depois de ler em algum lugar online que a ponte retificadora causa uma QUEDA DE VOLT de 1,4V em geral e no seu blog acima você afirma que o recitificador em ponte fará com que a tensão suba? ...

PORTANTO, não tenho certeza (não tenho certeza de ser novo em eletrônica) ..... O PRIMEIRO transformador que escolhi foi esse. Por favor, me diga qual é o MELHOR para minhas necessidades e quais DIODOS usar também .... Eu gostaria de usar a PSU para uma placa muito semelhante a esta ....

Por favor, ajude-me e guie-me a melhor maneira de fazer uma fonte de alimentação de 220 / 240V adequada que me forneça 5 V ESTÁVEL e 3,3 V para uso com meu projeto. Agradeço antecipadamente.

Como obter 5 V constantes e 3 V do circuito de fonte de alimentação

Olá, você pode conseguir isso simplesmente por meio de um 7805 IC para obter 5V e adicionando alguns diodos 1N4007 a este 5V para obter aproximadamente 3,3V.

5 A parece muito alto e eu não acho que você precisaria de muita corrente alta, a menos que você também esteja usando esta fonte com um estágio de driver externo carregando cargas mais altas, como um LED de alta potência ou um motor, etc.

Portanto, tenho certeza de que sua exigência pode ser facilmente cumprida por meio dos procedimentos mencionados acima.

para alimentar MCU através do procedimento acima, você pode usar um 0-9V ou um trafo 0-12V com corrente de 1 amp, diodos podem ser 1N4007 x 4nos

Os diodos cairão 1,4 V quando a entrada for CC, mas quando for CA, como de um trafo, a saída será aumentada por um fator de 1,21.

certifique-se de usar uma tampa de 2200uF / 25V após a ponte para a filtração

Espero que as informações o iluminem e respondam às suas dúvidas.

A imagem acima mostra como obter constantes de 5 V e 3,3 V de um determinado circuito de fonte de alimentação.

Como obter tensão variável de 9 V do IC 7805

Normalmente, o IC 7805 é considerado um dispositivo regulador de tensão de 5 V fixo. No entanto, com uma solução alternativa básica, o IC poderia ser transformado em um circuito regulador variável de 5 V a 9 V, como mostrado acima.

Aqui, podemos ver que um preset de 500 ohm é adicionado ao pino de aterramento central do IC, o que permite que o IC produza um valor de saída elevado de até 9 V, com uma corrente de 850 mA. A predefinição pode ser ajustada para obter saídas na faixa de 5 V a 9 V.

Fazendo um circuito regulador fixo de 12 V

No diagrama acima, podemos ver como um IC regulador 7805 comum poderia ser usado para criar uma saída regulada fixa de 5 V.

Caso você deseje obter uma fonte de alimentação regulada de 12 V fixa, a mesma configuração pode ser aplicada para obter os resultados necessários, conforme mostrado abaixo:

Fonte de alimentação regulada de 12 V, 5 V

Agora, suponha que você tenha aplicações de circuito que precisem de uma alimentação dupla na faixa de 12 V fixos e também de 5 V fixos regulados.

Para tais aplicações, o projeto discutido acima pode ser simplesmente modificado usando um 7812 IC e, em seguida, um 7805 IC para obter a saída de alimentação regulada de 12 V e 5 V necessária, conforme indicado abaixo:

Projetando uma fonte de alimentação dupla simples

Em muitas das aplicações de circuito, especialmente aquelas que usam amplificadores operacionais, uma fonte de alimentação dupla se torna obrigatória para habilitar as fontes +/- e aterramento para o circuito.

Projetando um simples fonte de alimentação dupla na verdade, envolve apenas uma fonte de alimentação de derivação central e um retificador de ponte junto com alguns capacitores de filtro de alto valor, conforme mostrado abaixo:

No entanto, para alcançar uma fonte de alimentação dupla regulada com o nível desejado de tensão dupla na saída é algo que normalmente requer um projeto complexo usando ICs caros .

O design a seguir mostra como uma fonte de alimentação dupla pode ser configurada de forma simples e discreta usando alguns BJTs e alguns resistores.

Aqui Q1 e Q3 são manipulados como seguidor de emissor transistores de passagem , que decidem a quantidade de corrente que pode passar pelas respectivas saídas +/-. Aqui, é cerca de 2 amperes

A tensão de saída através dos trilhos de alimentação duais relevantes é determinada pelos transistores Q2 e Q4 junto com sua rede divisória resistiva de base.

Os níveis de tensão de saída podem ser ajustados e ajustados de forma adequada ajustando os valores dos divisores de potencial formados pelos resistores R2, R3 e R5, R6.

Projetando uma fonte de alimentação LM317 com resistores fixos

Uma fonte de tensão / corrente baseada em LM317T extremamente simples, que pode ser empregada para carregar células de níquel-cádmio ou sempre que uma fonte de alimentação prática for necessária, é demonstrada abaixo.

É um empreendimento descomplicado para o novato construir e deve ser utilizado com um adaptador de rede plug-in que fornece um d.c. resultado. IC1 é na verdade um regulador ajustável tipo LM317T.

A chave rotativa S1 escolhe a configuração (corrente constante ou tensão constante) junto com o valor da corrente ou tensão. A tensão regulada pode ser obtida em SK3 e a corrente em SK4.

Observe que um ajuste ajustável (posição 12) é incorporado que permite que uma tensão variável seja ajustada através do potenciômetro VR1.

Os valores do resistor devem ser fabricados a partir dos valores fixos mais próximos obtidos, posicionados em série conforme necessário.

O resistor R6 é avaliado em 1W e R7 em 2W, embora o restante possa ser 0,25W. O regulador de tensão IC1 317 deve ser instalado em algum dissipador de calor cujo tamanho é determinado pelas tensões de entrada e saída e correntes necessárias.