epe1497 projetando fontes lineares de alimentação cc com

XVII Encontro de Iniciação Científica
XIII Mostra de Pós-graduação
VII Seminário de Extensão
IV Seminário de Docência Universitária
16 a 20 de outubro de 2012
INCLUSÃO VERDE: Ciência, Tecnologia e
Inovação para o Desenvolvimento Sustentável
EPE1497
PROJETANDO FONTES LINEARES DE ALIMENTAÇÃO CC COM
AUXÍLIO DO COMPUTADOR
ROBERTO KIOCHI NAKANO
[email protected]
CST EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
FAPI - FACULDADE DE PINDAMONHANGABA
ORIENTADOR(A)
WILTON NEY DO AMARAL PEREIRA
UNIVERSIDADE DE TAUBATÉ
RESUMO
PROJETANDO FONTES LINEARES DE ALIMENTAÇÃO CC COM AUXÍLIO DO
COMPUTADOR1 Roberto Kiochi Nakano2 Wilton Ney do Amaral Pereira3 Resumo
Praticamente todos os circuitos eletrônicos funcionam com alimentação de energia em corrente
contínua. Se a fonte de energia elétrica primária for alternada, será necessário realizar sua
conversão para corrente contínua. Se for implementada apenas com circuitos eletrônicos, sem
envolver eletromecânica girante, tem-se uma fonte conversora estática. Nos primórdios da
eletricidade, esta conversão era feita por válvulas retificadoras a vácuo, ocupando volumes
consideráveis e dissipando muita energia para manter os filamentos termoiônicos aquecidos.
Com o advento dos dispositivos semicondutores discretos, além da eliminação deste
desperdício de energia, o volume dos circuitos foi significativamente reduzido. Retificadores
com válvulas a vácuo hoje só são utilizados em aplicações muito especiais. Por exemplo, em
tensões extremamente elevadas, acima dos megavolts. O projeto completo de uma fonte CC
filtrada e estabilizada envolve uma árdua sequência de cálculos. Os parâmetros decorrentes
das especificações da fonte são interdependentes e, muitas vezes, conflitantes. A bibliografia
mais acessível não apresenta um procedimento completo, de ponta a ponta, ou seja, da carga
CC até a fonte alternada. Os textos técnicos mais difundidos no meio acadêmico ou profissional
apresentam apenas cálculo de blocos isolados, sem alcançar o conjunto completo de uma
realização prática utilizável Uma fonte de alimentação CC filtrada e estabilizada é composta,
pelo menos, das seguintes partes: circuito de supervisão e proteção de entrada, transformador
isolador para ajuste da tensão desejada na carga CC, retificador com proteção contra surtos de
corrente, etapa de filtragem, estabilizador de tensão com proteção contra curto- circuito e ponto
de acesso da carga, com medição da corrente e da tensão fornecida. Os cálculos iniciam-se
junto a carga CC, ou seja, no “final “ do circuito, desenvolvendo-se em direção a “entrada” do
circuito, onde a energia primária alternada conecta-se à fonte. No pior caso, tanto a tensão da
rede primária quanto a corrente debitada pela carga flutuam. O papel da etapa reguladora ou
estabilizadora é manter a variação “mais lenta” da tensão de saída dentro dos limites admitidos
pela especificação do projeto. A etapa de filtragem é responsável pela estabilização das
variações “mais rápidas” ou do fator de ondulação da fonte, herança da origem alternada da
fonte primária. O trabalho inicialmente estabeleceu uma rotina de cálculo tão geral e
padronizada quanto foi possível. A versatilidade desta rotina é inversamente proporcional ao
grau de padronização desejado, mas sem um compromisso conciliador, é impraticável
conceber um programa de computador para auxiliar o projeto. Depois de exaustivos testes com
projetos mais comuns no cotidiano da engenharia eletrônica, chegou-se a uma sequência de
cálculo mais robusta, viabilizando a programação da ferramenta computacional, implementada
na linguagem C. O “software” desenvolvido admite algumas variações na arquitetura da fonte,
mas são bem restritas. O objetivo, que era implementar um CAD para projetar fontes lineares
de alimentação CC foi plenamente alcançado. Palavras-chave: fonte CC, regulador de tensão,
filtragem capacitiva. _________________________________________________________ 1
ENIC - Encontro de Iniciação Científica. 2 Roberto Kiochi Nakano - CST em Automação
Industrial - FAPI <[email protected]> 3 Dr. Wilton Ney do Amaral Pereira - FAPI,
Pindamonhangaba, SP <[email protected]>