Relatorio_Fonte Linear

DISCIPLINA: ELETRÔNICA BÁSICA E PROJETOS ELETRÔNICOS
PROFESSOR: CLÓVIS ANTÔNIO PETRY
MÓDULO 01 – TURMA 132
FONTE LINEAR
PROJETO E MONTAGEM
ALUNOS:
DANILO FELICIO JR.
ALTIERES SCOTTI
FLORIANÓPOLIS, JULHO DE 2007.
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 03
1. FONTE LINEAR ......................................................................................................... 04
1.1 ESCOLHA DO PROJETO .......................................................................................... 04
1.2 PROJETO E SIMULAÇÃO DA FONTE ................................................................... 05
1.2.1 PROJETO .................................................................................................................. 05
1.2.2 FUNCIONAMENTO DA FONTE ............................................................................. 07
1.2.3 SIMULAÇÃO ............................................................................................................. 08
2. MONTAGEM DA FONTE ......................................................................................... 15
2.1 COMPONENTES E MATERIAIS UTILIZADOS ..................................................... 15
2.2 MONTAGEM EM MATRIZ DE CONTATOS .......................................................... 20
2.2.1 TESTES DA FONTE EM MATRIZ DE CONTATOS ................................................ 22
2.3 MONTAGEM EM PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO (PCI) ................................ 26
2.3.1 PROJETO E CONFECÇÃO DA PCI ........................................................................ 26
2.3.2 MONTAGEM DA FONTE NA PCI ........................................................................... 30
2.3.3 ACONDICIONAMENTO DA FONTE EM GABINETE ............................................ 32
2.3.4 TESTES FINAIS DA FONTE NA PCI ....................................................................... 33
2.4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 39
CONCLUSÃO .................................................................................................................. 40
ANEXOS ........................................................................................................................... 41
2
INTRODUÇÃO
O objetivo deste documento é mostrar a montagem e o funcionamento de uma fonte
linear com tensão de entrada de 220 V e saídas reguláveis fixas de 5 e 12 V, analisando,
através de testes em laboratório, o comportamento teórico e prático da corrente e das
tensões de saída, e apresentar os resultados obtidos.
A fonte linear montada é composta por um transformador 220V/15+15V com TAP
central , um circuito retificador de onda completa com dois diodos e TAP central, filtro,
regulador de tensão e outro filtro após a regulação, como mostra a Figura 01. Esta fonte
apresenta na saída uma corrente de no máximo 1A e sua potência máxima é de 12W.
TRAFO
RETIFICADOR
REGULADOR
FILTRO
FILTRO
CARGA
Figura 01 – Diagrama esquemático da fonte linear
De uma forma resumida o trafo abaixa a tensão alternada da rede de 220V para
15V, o retificador coloca o semi-ciclo negativo da tensão para o semi-ciclo positivo e o
filtro atenua a ondulação (ripple) da tensão retificada. Um transistor atua como regulador
série da tensão retificada e filtrada e após a regulação, um outro filtro elimina qualquer
ondulação indesejável.
3
1. FONTE LINEAR
1.1 ESCOLHA DO PROJETO
Inicialmente procuramos um projeto de uma fonte linear qualquer e o escolhido foi
um projeto de uma edição especial da revista Saber Eletrônica sobre fontes de alimentação.
O projeto escolhido pode ser visto na Figura 02.
Figura 02 – Projeto original da fonte linear
R3 - resistor de 10kΩhms;
LED1 – led indicador de funcionamento da fonte;
Z1 – diodo zener 12,6V 1W;
Q1 – transistor TIP31;
P1 – potenciômetro linear 4,7kΩhms;
P2 – trimpot 47kΩhms;
M1 – Instrumento de bobina móvel de 200µA a
1mA;
J1 e J2 – Bornes vermelho e preto.
S1 – chave liga-desliga da fonte;
F1 – Fusível de vidro de proteção;
T1 – Transformador 220V / 15+15V 1A;
D1 e D2 – diodos 1N4002;
C1 – capacitor de 1000µF;
C2 – capacitor de 10µF;
C3 – capacitor de 100µF;
R1 – resistor de 470Ωhms 1/8W;
R2 – resistor de 2,2kΩhms 1/8W;
A fonte foi originalmente projetada para uma corrente máxima de 1A e tensão de
saída variável de 0 a 12V com um instrumento indicador analógico para mostrar a tensão
de saída. Após estudarmos o projeto escolhido, decidimos alterar o projeto da fonte para
apenas duas tensões fixas de 5V ou 12V na saída, ajustadas por uma chave seletora. Desse
modo eliminamos do projeto inicial o potenciômetro (P1), o trimpot (P2) e o instrumento
indicador analógico (M1). O diodo zener (Z1) foi substituído por um de 13V porque não
achamos no comércio um zener de 12,6V e foi adicionado outro diodo zener de 5,6V.
Todos os resistores do circuito original foram redimensionados segundo a nova
configuração. Os diodos 1N4002 não foram encontrados no comércio e foram substituídos
por diodos 1N4004, mas isso não altera nenhuma característica do circuito, haja vista que a
única diferença entre os dois é a maior tolerância do diodo 1N4004 à picos repetitivos de
tensão (ver Anexo 01). Foram incluídos ainda, dois leds para indicar a tensão de saída da
fonte – 5 ou 12V – conforme a posição da chave seletora.
Verificada a viabilidade do projeto e a funcionalidade do mesmo junto ao profº
Petry, iniciamos o projeto no simulador.
4
1.2 PROJETO E SIMULAÇÃO DA FONTE
Para alterarmos o projeto original e simularmos a fonte, utilizamos o software para
projetos eletrônicos e simulação Proteus ISIS 6.9 SP5.
1.2.1 PROJETO
Transcrevemos o projeto com as alterações para o software, e podemos ver o
projeto final da fonte linear na Figura 03:
5
LEGENDA
V1 – tensão alternada da rede – 220V;
ON-OFF – chave liga-desliga da
fonte;
F1 – Fusível de vidro de proteção;
TRAFO – Transformador 220V /
15+15V 1A;
D1 e D2 – diodos 1N4004;
C1 – capacitor de 1000µF;
C2 – capacitor de 10µF;
C3 – capacitor de 100µF;
R1 – resistor de 1kΩhm;
R2 – resistor de 120Ωhms;
R3 - resistor de 180Ωhms;
R4 - resistor de 10kΩhm;
R5 – resistor de 1kΩhm;
R6 – resistor de 1kΩhm;
LED1 – led indicador de
funcionamento da fonte;
LED2Z1 – led indicador de tensão de
saída 12V;
LED2Z2 – led indicador de tensão de
saída 5V;
Z1 – diodo zener 1N4743 13V;
Z2 – diodo zener 1N4734 5,6V;
H1A/H1B – chave seletora de tensão
que também aciona os leds
indicadores de tensão da saída;
Q1 – transistor TIP31.
TRAFO
Figura 03 – Projeto final da fonte linear
6
1.2.2 FUNCIONAMENTO DA FONTE
O transformador com TAP central abaixa a tensão alternada da rede (V1), fornecida
pela concessionária de energia, de 220V para 15+15V também alternada e a chave ONOFF liga ou desliga o transformador da rede. O fusível F1 protege toda a fonte contra
alguma eventual sobre-corrente. A tensão alternada 15+15V é retificada pelos diodos D1 e
D2 passando a parcela negativa da onda para o lado positivo. Em seguida a tensão é
filtrada pelo capacitor C1 restando então uma tensão contínua de 15V ainda com uma
pequena ondulação (ripple). O resistor R1 limita a corrente e abaixa a tensão evitando a
queima do LED1, que indica o estado da fonte, ou seja, ligada ou desligada da rede de
energia elétrica. O resistor R2 abaixa a tensão para o diodo zener Z1, que irá manter a
tensão em 13V e ,do mesmo modo, o resistor R3 abaixa a tensão para o diodo Z2, que irá
manter a tensão em 5,6V. A chave de contatos duplos H1A/B irá selecionar a tensão de
saída em 5V ou 12V e, ao mesmo tempo, irá acender o LED2Z1 ou o LED2Z2,
dependendo do diodo zener selecionado, indicando a tensão de saída da fonte. Os resistores
R5 e R6 abaixam a tensão e limitam a corrente para os leds indicadores de tensão. O
transistor Q1, cuja tensão da base será fornecida pelo Z1 ou Z2, irá regular a tensão de
saída em 5V ou 12V, conforme o zener selecionado pela chave H1, eliminando as
ondulações (ripple) que não foram eliminados pelo filtro (C1). O capacitor C2 garante que
não haja queda de tensão na base do transistor Q1 durante uma fração de segundo quando a
chave seletora H1 for acionada com a fonte ligada e o capacitor C3 funciona como um
último filtro mantendo a tensão de saída de acordo com a tensão fornecida pelo transistor
Q1. Finalmente, o resistor R4 descarrega o capacitor C3. Essa função se torna importante
quando a fonte está com uma tensão de saída de 12V e trocamos, através da chave seletora
H1, a tensão da fonte para 5V. Caso não houvesse esse resistor a tensão de saída da fonte
iria diminuir lentamente até o patamar de 5V.
7
1.2.3 SIMULAÇÃO
Com o projeto finalizado, simulamos a fonte nas situações sem carga, com meiacarga e com carga completa com as tensões de saída 5V e 12V. Obtivemos assim, para
cada tensão nominal de saída da fonte, valores simulados de tensão e corrente fornecidas
pela fonte nas três situações anteriormente citadas. Abaixo temos as tabelas com os valores
encontrados:
Tabela 01 – Tensão de saída: 5V
TENSÃO (V)
CORRENTE (A)
Nominal
5,00
1,00
Sem carga
5,44
-
Meia-carga
5,14
0,51
Carga completa
4,98
1,00
Tabela 02 – Tensão de saída: 12V
TENSÃO (V)
CORRENTE (A)
Nominal
12,00
1,00
Sem carga
12,70
-
Meia-carga
12,30
0,51
Carga completa
11,80
0,98
As quedas de tensão verificadas na simulação, conforme mostram a Tabela 01 e a
Tabela 02, ocorrem em função do aumento da carga e estão dentro do que se considera
normal.
Concluídas as simulações e verificado o correto funcionamento da fonte e sua
viabilidade, partimos então para a etapa de montagem da fonte.
A seguir temos as figuras obtidas a partir da simulação no software:
8
Figura 04 – Simulação da fonte com saída 5V; fonte sem carga
9
Figura 05 - Simulação da fonte com saída 12V; fonte sem carga
10
Figura 06 - Simulação da fonte com saída 5V; fonte com meia-carga
11
Figura 07 - Simulação da fonte com saída 12V; fonte com meia-carga
12
Figura 08 - Simulação da fonte com saída 5V; fonte com carga completa
13
Figura 09 - Simulação da fonte com saída 12V; fonte com carga completa
14
2. MONTAGEM DA FONTE
Após a conclusão do projeto e das simulações da fonte no software Proteus ISIS 6.9
SP5, partimos então para a aquisição dos componentes e materiais necessários à execução
do projeto.
2.1 COMPONENTES E MATERIAIS UTILIZADOS
Na Tabela 03 temos a relação de componentes e materiais utilizados na montagem
da fonte, juntamente com as respectivas quantidades e os preços encontrados no mercado:
Tabela 03 – Lista de componentes
COMPONENTE
Cabo de força
Chave ON-OFF
Fusível de vidro
Porta-fusível
Barra sindal
Transformador 220V/15+15V 1A
Diodo 1N4004 1w
Diodo Zener 1N4743 13V 1w
Diodo Zener 1N4734 5,6V 1w
Resistor 1kΩhm 1w
Resistor 120Ωhms 1w
Resistor 180Ωhms 1w
Resistor 10kΩhms 1w
LED difuso 5mm
Capacitor eletrolítico de 10µF
Capacitor eletrolítico de 100µF
Capacitor eletrolítico de 1000µF
Transistor TIP31
Dissipador de calor
Chave HH
Bornes
Gabinete metálico
PREÇO TOTAL
QUANTITADE
(un.)
01
01
01
01
01
01
02
01
01
03
01
01
01
03
01
01
01
01
01
01
02
01
PREÇO
UNITÁRIO
(R$/un.)
2,70
1,00
0,30
0,20
0,90
14,90
0,10
0,35
0,35
0,15
0,15
0,15
0,15
0,50
0,30
0,30
0,60
1,20
3,50
0,60
-
PREÇO
TOTAL
(R$)
2,70
1,00
0,30
0,20
0,90
14,90
0,20
0,35
0,35
0,45
0,15
0,15
0,15
1,50
0,30
0,30
0,60
1,20
3,50
1,20
30,40
Inicialmente projetamos um gabinete metálico para esta fonte (ver Anexo 06), mas
pela dificuldade em achar alguma empresa que confeccionasse o gabinete e por não
encontrarmos no mercado um gabinete de dimensões adequadas ao projeto, reutilizamos
um gabinete de fonte para computador para acondicionar o projeto.
O dissipador de calor colocado no transistor TIP31 também foi reutilizado de uma
fonte para computador.
Segue abaixo uma seqüência de fotos dos componentes e materiais que compõe a
fonte linear:
15
Foto 01 - Cabo de força
Foto 02 - Transformador – 220V/15+15V 1A
Foto 04 – Fusível e porta-fusível
Foto 03 - Chave ON-OFF
16
Foto 05 - Diodo 1N4004
Foto 08 – Dissipador de calor
Foto 06 – Resistor de 10kΩhms/1w
Foto 09 - Resistor de 120Ωhms/1w
Foto 07 – Resistor de 1kΩhms/1w
Foto 10 - Resistor de 180Ωhms/1w
17
Foto 11 - Diodo Zener 1N4734 de 5,6V/1w
Foto 14 - Capacitor eletrolítico de 10µF
Foto 12 - Diodo Zener 1N4743 de 13V/1w
Foto 15 - Capacitor eletrolítico de 100µF
Foto 13 - LEDs
Foto 16 - Capacitor eletrolítico de 1000µF
18
Foto 17 - Transistor TIP31
Foto 19 - Chave HH
Foto 18 - Bornes
19
2.2 MONTAGEM EM MATRIZ DE CONTATOS
Adquiridos os componentes e materiais, montamos a fonte em matriz de contatos
para que pudéssemos testá-la em laboratório.
Após montada a fonte, conforme o projeto na matriz de contatos, iniciamos os
testes utilizando um osciloscópio digital.
20
Foto 20 - Fonte linear montada em matriz de contatos
21
2.2.1 TESTES DA FONTE EM MATRIZ DE CONTATOS
A seguir temos as formas de onda encontradas nos testes em matriz de contatos
com o osciloscópio digital:
A Figura 10 mostra a forma das ondas, as tensões máximas e as tensões eficazes
nas duas saídas do secundário do transformador 220V/15+15V. Cada canal (Ch1 e Ch2)
mostra os resultados de uma das saídas do transformador. A tensão neste ponto ainda é
alternada.
Figura 10 – Forma das ondas no secundário do trafo
22
Na Figura 11 temos a comparação entre as tensões máxima e eficaz no secundário
do transformador (Ch1) e a tensão média retificada e filtrada (Ch2) e suas respectivas
formas de onda.
Figura 11
A Figura 12 permite a comparação entre a ondulação (ripple) da tensão retificada e
filtrada antes da regulação do transistor TIP31 (Ch1), e a ondulação da tensão regulada
pelo transistor.
Figura 12
23
A Figura 13 mostra a tensão média logo após a retificação e a filtragem (Ch1) e a
tensão média regulada pelo transistor TIP31, cuja referência (13V) está sendo fornecida
pelo diodo zener 1N4743.
Figura 13
A Figura 14 mostra a tensão média logo após a retificação e a filtragem (Ch1) e a
tensão média regulada pelo transistor TIP31, cuja referência (5,6V) está sendo fornecida
pelo diodo zener 1N4734.
Figura 14
24
A Figura 15 mostra a curva da tensão em função do tempo no instante em que a
fonte é ligada e, em seguida, a curva da tensão em função do tempo no instante em que a
fonte é desligada. O canal 1 (Ch1) corresponde à tensão de saída 12V e o canal 2 (Ch2)
corresponde à tensão de saída 5V.
Figura 15
25
2.3 MONTAGEM EM PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO (PCI)
Após a montagem da fonte em matriz de contatos e os testes subseqüentes, partimos
para a etapa de projeto e confecção da placa de circuito impresso.
2.3.1 PROJETO E CONFECÇÃO DA PCI
O projeto da placa de circuito impresso foi realizado no software Eagle 4.16R2, que
é um software específico para projeto de placas de circuito impresso. Utilizando o Eagle,
primeiramente foi desenhado um esquema da fonte (Figura 16) para então, a partir deste
esquema, gerar o layout da placa de circuito impresso (Figura 17).
26
Figura 16 - Esquema da fonte para confecção do layout da PCI
27
Tendo o desenho esquemático da fonte, o software gera um projeto de layout com
todos os componentes desenhados em tamanho real. Nesta etapa apenas organizamos os
componentes sobre a placa buscando a melhor disposição dos mesmos e desenhamos as
trilhas.
Figura 17 - Layout da PCI
Com o layout da PCI pronto, iniciamos a confecção da placa por um processo
artesanal de transferência térmica. Este processo consiste em transferir a tinta da impressão
a laser para o cobre da placa protegendo assim a parte do cobre que interessa. Para criar
uma placa de circuito impresso usando este método deve-se seguir os passos abaixo:
1. Imprimir o projeto da placa de circuito impresso invertido (espelhado) numa
impressora laser em papel comum. A impressão em impressoras com o
sistema de jato de tinta não funcionará corretamente;
2. Recortar a placa de fenolite no tamanho desejado;
3. Colocar a folha com o projeto do circuito impresso sobre o cobre na placa
de fenolite e fixar a folha de modo a não haver movimento;
4. Molhar o papel com um pouco de álcool e espalhar com o dedo de modo a
molhar toda a parte que esta em contato com a placa;
5. Utilizar um ferro de passar roupa ligado pressionando-o e fazendo
movimentos sobre o papel e a placa. Com o calor e a pressão do ferro sobre
o papel, a tinta da impressão irá aderir ao cobre;
28
6. Em seguida, a placa, juntamente com o papel sobre a mesma, deve ser
colocada sob água fria (corrente ou num recipiente qualquer) de modo a
causar um resfriamento rápido;
7. Com o papel totalmente molhado e a placa resfriada, retirar o papel
esfregando o mesmo com os dedos sob a água fria. Este passo deve ser feito
com cuidado para que a tinta não seja retirada junto com o papel;
8. Após retirado todo o papel, utilizar um caneta com tinta permanente para
retroprojetor para preencher espaços vazios que possam haver nas trilhas
criadas decorrentes da não transferência da impressão do papel para a placa
ou por falhas causadas na retirada do papel. A tinta da caneta irá proteger as
falhas da corrosão, que será o próximo passo;
9. Protegidas as trilhas, colocar a placa num recipiente com percloreto de ferro
para que seja feita a corrosão química do cobre não protegido. Deve-se
utilizar um furador de placas para fazer um pequeno furo, normalmente num
dos cantos da placa, para que seja colocado um arame ou fio de modo a
permitir a colocação e retirada da placa do ácido sem que haja contato do
mesmo com as mãos, ou ainda, pode-se usar uma pinça;
10. Em aproximadamente 01 hora o processo de corrosão deverá estar
concluído. Após a corrosão deve-se lavar a placa e utilizar uma esponja de
aço para retirar totalmente a tinta que está sobre as trilhas de cobre. O ácido
pode ser reutilizado várias vezes, no entanto, quanto mais contaminado o
ácido ficar com o cobre, mais tempo levará o processo de corrosão de novas
placas.
Concluída a corrosão da placa, utilizamos um furador de placas para fazer os furos
de acordo com o projeto da placa de circuito. O resultado pode ser visto na Foto 21.
29
Foto 21 - Placa de circuito impresso
2.3.2 MONTAGEM DA FONTE NA PCI
Com a placa de circuito impresso pronta, soldamos todos os componentes na placa
e também aplicamos uma camada de estanho sobre as trilhas (Foto 22). Além de dar maior
capacidade de corrente, o estanho protege o cobre da oxidação, evitando assim falhas no
funcionamento da fonte. Na Foto 23 podemos ver a fonte completa montada na PCI.
Foto 22 – Placa de circuito impresso com trilhas estanhadas
30
Foto 23 – Fonte linear montada na PCI
31
2.3.3 ACONDICIONAMENTO DA FONTE EM GABINETE
Finalizada a montagem da fonte na PCI, acondicionamos a mesma num gabinete
metálico reutilizado de uma fonte para computador. A Foto 24 mostra a fonte finalizada:
Foto 24 – Fonte no gabinete
32
2.3.4 TESTES FINAIS
Com a fonte montada na PCI, iniciamos os testes definitivos de tensão e carga
primeiramente utilizando um multímetro e posteriormente utilizando um osciloscópio
digital para adquirirmos as formas de onda em diversos pontos da fonte. Os resultados
obtidos através dos testes com multímetro estão na Tabela 04 e na Tabela 05:
LEGENDA DAS TABELAS 04 E 05:
VS1 – Tensão alternada entre o negativo e um dos secundários do transformador;
VS2 – Tensão alternada entre o negativo e o outro secundário do transformador;
VC1 – Tensão contínua entre os terminais do capacitor C1;
VO – Tensão contínua na saída da fonte;
IO – Corrente na carga.
Tabela 04 – Tensões obtidas com multímetro; tensão de saída 12V
COMPONENTES
TENSÃO (V)
Carga
Sem Carga Meia-carga
completa
Regulação
VS1
14,00
12,20
11,20
25 %
VS2
14,00
12,20
11,40
23 %
VC1
17,95
14,25
12,30
46 %
VO
13,43
12,40
10,40
29 %
IO (A)
-
0,48
0,80
Tabela 05 – Tensões obtidas com multímetro; tensão de saída 5V
TENSÃO (V)
COMPONENTES
Carga
Sem Carga Meia-carga
completa
Regulação
VS1
14,00
12,30
11,70
20 %
VS2
14,00
12,30
11,50
22 %
VC1
17,90
14,32
12,92
38 %
VO
5,10
5,09
4,74
07 %
IO (A)
-
0,48
0,73
A regulação foi obtida através da fórmula
33
Vs / c arg a − Vc / c arg a
.100%
Vc / c arg a
Também foi monitorada a temperatura do trafo, dos diodos zener, Z1 ou Z2,
conforme o caso, e do transistor Q1 da fonte com um termômetro infravermelho nas
situações desligado, sem carga, meia-carga e com carga completa:
Tabela 06 – Temperatura do trafo, Z1 e Q1; tensão de saída 12V
COMPONENTES
Desligado
TEMPERATURA (°C)
Carga
Meia-Carga
completa
Variação
TRAFO
25
33
40
15
Z1
27
28
28
1
Q1
25
29
32
7
Com tensão de saída de 12V, o componente que teve a maior variação de
temperatura foi o transformador.
Tabela 07 - Temperatura do trafo, Z2 e Q1; tensão de saída 5V
COMPONENTES
Desligado
TEMPERATURA (°C)
Carga
Meia-carga
completa
Variação
TRAFO
25
35
35
10
Z1
27
30
31
4
Q1
25
45
68
43
Com tensão de saída de 5V, o componente que teve a maior variação de
temperatura foi o transistor Q1.
A temperatura maior sobre o transistor Q1 com a tensão de saída em 5V, ocorre
porque a diferença entre a tensão retificada e filtrada e a tensão de saída é maior. Esta
diferença acaba dissipada na forma de calor sobre o transistor.
A variação da temperatura (∆T) foi obtida através da fórmula:
∆T = Tmaior – Tmenor
34
A seguir temos as formas de onda obtidas nos testes sem carga e com meia-carga
com a fonte montada na PCI:
A Figura 18 mostra a forma das ondas, as tensões máximas e as tensões eficazes
nas duas saídas do secundário do transformador 220V/15+15V. Cada canal (Ch1 e Ch2)
mostra os resultados de uma das saídas do transformador. A tensão neste ponto ainda é
alternada. Fonte sem carga.
Figura 18
35
Na Figura 19 temos a comparação entre as tensões máxima e eficaz no secundário
do transformador (Ch1) e a tensão média retificada e filtrada (Ch2) e suas respectivas
formas de onda. Fonte sem carga.
Figura 19
A Figura 20 mostra a tensão média logo após a retificação e a filtragem (Ch1) e a
tensão média regulada pelo transistor TIP31, cuja referência (5,6V) está sendo fornecida
pelo diodo zener 1N4734. Fonte sem carga.
Figura 20
36
A Figura 21 mostra a tensão média logo após a retificação e a filtragem (Ch1) e a
tensão média regulada pelo transistor TIP31, cuja referência (13V) está sendo fornecida
pelo diodo zener 1N4743. Fonte sem carga.
Figura 21
A Figura 22 mostra a tensão máxima e média logo após a retificação e a filtragem
(Ch1), a tensão média na saída da fonte (Ch2) e a corrente da fonte (Ch3) na condição de
saída em 12V com meia-carga.
Figura 22
37
Na Figura 23 temos a comparação entre a ondulação (ripple) logo após a
retificação e filtragem (Ch1) e a ondulação na saída da fonte (Ch2) na condição de tensão
de saída 12V sem carga.
Figura 23
Na Figura 24 temos a comparação entre a ondulação (ripple) logo após a
retificação e filtragem (Ch1) e a ondulação na saída da fonte (Ch2) na condição de tensão
de saída 12V com meia-carga.
Figura 24
38
Na Figura 25 temos a comparação entre a ondulação (ripple) logo após a
retificação e filtragem (Ch1) e a ondulação na saída da fonte (Ch2) na condição de tensão
de saída 5V sem carga.
Figura 25
Na Figura 26 temos a comparação entre a ondulação (ripple) logo após a
retificação e filtragem (Ch1) e a ondulação na saída da fonte (Ch2) na condição de tensão
de saída 5V com meia-carga.
Figura 26
39
2.4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Ao final de todos os testes e aquisições, verificamos que, quando colocamos uma
carga que exigisse a corrente nominal máxima da fonte, a mesma não conseguiu manter a
tensão de saída e a corrente. Na condição de tensão de saída 12V e carga completa (Tabela
04), a tensão real na saída da fonte chegou a 86,67% da tensão nominal e a corrente
máxima foi de 80% da corrente nominal. Já na condição de tensão de saída 5V e carga
completa (Tabela 05), a tensão real na saída da fonte foi de 94,8% da tensão nominal,
portanto bem próximo da tensão que deveria apresentar, mas a corrente máxima foi de
73% da corrente nominal. Analisando as tabelas 04 e 05, observamos que o transformador,
apesar das especificações indicarem uma tensão nominal no secundário de 15V e uma
corrente nominal máxima de 1A, não conseguiu manter a tensão no secundário nem
mesmo com a fonte em meia-carga. Comparando os resultados práticos com os resultados
obtidos na simulação (Tabela 01 e Tabela 02), concluímos que o transformador foi a
causa da não obtenção dos resultados simulados na prática.
40
CONCLUSÃO
Finalizada a fonte linear e após os diversos testes e aquisições feitos, a fonte
funcionou satisfatoriamente. O fato de a fonte não ter mantido a tensão de saída em 12V ou
5V e 1A de corrente com carga completa, fato esse que deveu-se à qualidade do
transformador, não compromete o seu funcionamento e uso. É bom lembrar que, em
qualquer equipamento, é interessante evitar o seu uso no limite da sua capacidade máxima,
sob pena da queima de algum componente, ou de todo o equipamento, ou, no mínimo, a
diminuição da sua vida útil.
41
ANEXOS
42
ANEXO 01
1N4001-1N4007
1N4001 - 1N4007
Features
•
Low forward voltage drop.
•
High surge current capability.
DO-41
COLOR BAND DENOTES CATHODE
General Purpose Rectifiers
Absolute Maximum Ratings*
Symbol
TA = 25°C unless otherwise noted
Parameter
Value
Units
4001
4002
4003
4004
4005
4006 4007
50
100
200
400
600
800
VRRM
Peak Repetitive Reverse Voltage
IF(AV)
Average Rectified Forward Current,
.375 " lead length @ TA = 75°C
Non-repetitive Peak Forward Surge
Current
8.3 ms Single Half-Sine-Wave
Storage Temperature Range
-55 to +175
°C
Operating Junction Temperature
-55 to +175
°C
IFSM
Tstg
TJ
1000
V
1.0
A
30
A
*These ratings are limiting values above which the serviceability of any semiconductor device may be impaired.
Thermal Characteristics
Symbol
Parameter
Value
Units
PD
Power Dissipation
3.0
W
RθJA
Thermal Resistance, Junction to Ambient
50
°C/W
Electrical Characteristics
Symbol
TA = 25°C unless otherwise noted
Parameter
Device
4001
4002
4003
4004
Units
4005
4006 4007
VF
Forward Voltage @ 1.0 A
1.1
V
Irr
Maximum Full Load Reverse Current, Full
Cycle
TA = 75°C
Reverse Current @ rated VR TA = 25°C
TA = 100°C
Total Capacitance
VR = 4.0 V, f = 1.0 MHz
30
µA
5.0
500
µA
µA
pF
IR
CT
2003 Fairchild Semiconductor Corporation
15
1N4001-1N4007, Rev. C1
(continued)
Typical Characteristics
Forward Characteristics
20
1.4
10
FORWARD CURRENT (A)
FORWARD CURRENT (A)
Forward Current Derating Curve
1.6
1.2
1
SINGLE PHASE
HALF WAVE
60HZ
RESISTIVE OR
INDUCTIVE LOAD
.375" 9.0 mm LEAD
LENGTHS
0.8
0.6
0.4
0.2
0
4
2
1
0.4
0.2
0.1
T J = 25ºC
µS
Pulse Width = 300µ
2% Duty Cycle
0.04
0.02
0
20
40
60
80 100 120 140
AMBIENT TEMPERATURE ( º C)
160
0.01
0.6
180
1000
24
18
12
6
0
1.4
Reverse Characteristics
30
REVERSE CURRENT (µ A)
FORWARD SURGE CURRENT (A) pk
Non-Repetitive Surge Current
0.8
1
1.2
FORWARD VOLTAGE (V)
1
2
4 6 8 10
20
40 60
NUMBER OF CYCLES AT 60Hz
2003 Fairchild Semiconductor Corporation
100
100
TJ = 150ºC
10
TJ = 100ºC
1
0.1
0.01
T J = 25ºC
0
20
40
60
80
100 120
RATED PEAK REVERSE VOLTAGE (%)
140
1N4001-1N4007, Rev. C1
1N4001-1N4007
General Purpose Rectifiers
ANEXO 02
Absolute Maximum Ratings*
Sym bol
PD
T ST G
TA = 25°C unless otherwise noted
Param eter
Pow er D issipation
D erate above 50°C
Storage Tem perature R ange
TJ
O perating Junction Tem perature
R θJL
Therm al resistance Junction to Lead
R θJA
Therm al resistance Junction to A m bient
Lead Tem perature (1/16” from case for 10
seconds)
Surge Pow er**
Tolerance: A = 5%
Value
Units
1.0
6.67
-65 to +200
W
m W /°C
°C
+ 200
°C
53.5
°C /W
100
°C /W
+ 230
°C
10
W
DO-41
*These ratings are limiting values above which the serviceability of the diode may be impaired.
COLOR BAND DENOTES CATHODE
**Non-recurrent square wave PW = 8.3 ms, TA = 55 degrees C.
NOTES:
1) These ratings are based on a maximum junction temperature of 200 degrees C.
2) These are steady state limits. The factory should be consulted on applications involving pulsed
or low duty cycle operations.
Electrical Characteristics
TA = 25°C unless otherwise noted
ZZ @ IZT
ZZK @ IZK
VZ
(V)
(mA)
(mA)
(Ω
Ω)
(Ω
Ω)
1.0
400
76
10
3.3
1N4728A
1.0
400
69
10
3.6
1N4729A
1.0
400
64
9.0
3.9
1N4730A
1.0
400
58
9.0
4.3
1N4731A
1.0
500
53
8.0
4.7
1N4732A
1.0
550
49
7.0
5.1
1N4733A
1.0
600
45
5.0
5.6
1N4734A
1.0
700
41
2.0
6.2
1N4735A
1.0
700
37
3.5
6.8
1N4736A
0.5
700
34
4.0
7.5
1N4737A
0.5
700
31
4.5
8.2
1N4738A
0.5
700
28
5.0
9.1
1N4739A
0.25
700
25
7.0
10
1N4740A
0.25
700
23
8.0
11
1N4741A
0.25
700
21
9.0
12
1N4742A
0.25
700
19
10
13
1N4743A
0.25
700
17
14
15
1N4744A
0.25
700
15.5
16
16
1N4745A
0.25
750
14
20
18
1N4746A
0.25
750
12.5
22
20
1N4747A
0.25
750
11.5
23
22
1N4748A
0.25
750
10.5
25
24
1N4749A
0.25
750
9.5
35
27
1N4750A
0.25
1000
8.5
40
30
1N4751A
0.25
1000
7.5
45
33
1N4752A
VF Forward Voltage = 1.2 V Maximum @ IF = 200 mA for all 1N4700 series
Device
2001 Fairchild Semiconductor Corporation
VR
(V)
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
7.6
8.4
9.1
9.9
11.4
12.2
13.7
15.2
16.7
18.2
20.6
22.8
25.1
@
IR
(µ
µA)
100
100
50
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
ISURGE
IZM
(mA)
1380
1260
1190
1070
970
890
810
730
660
605
550
500
454
414
380
344
304
285
250
225
205
190
170
150
135
(mA)
276
252
234
217
193
178
162
146
133
121
110
100
91
83
76
69
61
57
50
45
41
38
34
30
27
1N4700A Rev. C
Zeners (1N4728A - 1N4752A)
Zeners
1N4728A - 1N4752A
ANEXO 03
TIP31 Series(TIP31/31A/31B/31C)
TIP31 Series(TIP31/31A/31B/31C)
Medium Power Linear Switching Applications
• Complementary to TIP32/32A/32B/32C
TO-220
1
1.Base
NPN Epitaxial Silicon Transistor
2.Collector
3.Emitter
Absolute Maximum Ratings TC=25°C unless otherwise noted
Symbol
VCBO
Collector-Base Voltage
Parameter
: TIP31
: TIP31A
: TIP31B
: TIP31C
Value
40
60
80
100
Units
V
V
V
V
40
60
80
100
V
V
V
V
V
VCEO
Collector-Emitter Voltage : TIP31
: TIP31A
: TIP31B
: TIP31C
VEBO
Emitter-Base Voltage
5
IC
Collector Current (DC)
3
A
ICP
Collector Current (Pulse)
5
A
IB
Base Current
PC
Collector Dissipation (TC=25°C)
1
A
40
W
PC
Collector Dissipation (Ta=25°C)
2
W
TJ
Junction Temperature
150
°C
TSTG
Storage Temperature
- 65 ~ 150
°C
Electrical Characteristics TC=25°C unless otherwise noted
Symbol
VCEO(sus)
ICEO
ICES
Parameter
* Collector-Emitter Sustaining Voltage
: TIP31
: TIP31A
: TIP31B
: TIP31C
Collector Cut-off Current
: TIP31/31A
: TIP31B/31C
Test Condition
IC = 30mA, IB = 0
Min.
Max.
40
60
80
100
Units
V
V
V
V
VCE = 30V, IB = 0
VCE = 60V, IB = 0
0.3
0.3
mA
mA
VCE = 40V, VEB = 0
VCE = 60V, VEB = 0
VCE = 80V, VEB = 0
VCE = 100V, VEB = 0
200
200
200
200
µA
µA
µA
µA
1
mA
Collector Cut-off Current
: TIP31
: TIP31A
: TIP31B
: TIP31C
IEBO
Emitter Cut-off Current
VEB = 5V, IC = 0
hFE
* DC Current Gain
VCE = 4V, IC = 1A
VCE = 4V, IC = 3A
VCE(sat)
* Collector-Emitter Saturation Voltage
IC = 3A, IB = 375mA
1.2
V
VBE(sat)
* Base-Emitter Saturation Voltage
VCE = 4V, IC = 3A
1.8
V
fT
Current Gain Bandwidth Product
VCE = 10V, IC = 500mA
25
10
3.0
50
MHz
* Pulse Test: PW≤300µs, Duty Cycle≤2%
©2000 Fairchild Semiconductor International
Rev. A, February 2000
hFE, DC CURRENT GAIN
VCE = 4V
100
10
1
1
10
100
1000
VBE(sat), VCE(sat)[mV], SATURATION VOLTAGE
1000
10000
IC /IB = 10
1000
V BE(sat)
100
V CE(sat)
10
1
10000
10
IC[mA], COLLECTOR CURRENT
1000
10000
IC[mA], COLLECTOR CURRENT
Figure 1. DC current Gain
Figure 2. Base-Emitter Saturation Voltage
Collector-Emitter Saturation Voltage
10
50
IC(MAX) (PULSE)
s
1m
1
TIP31 VCEO MAX.
TIP31A V CEO MAX.
TIP31B VCEO MAX.
TIP31C V CEO MAX.
PC[W], POWER DISSIPATION
45
100µ s
IC(MAX) (DC)
s
5m
IC[A], COLLECTOR CURRENT
100
40
35
30
25
20
15
10
5
0.1
0
10
100
VCE[V], COLLECTOR-EMITTER VOLTAGE
Figure 3. Safe Operating Area
©2000 Fairchild Semiconductor International
0
25
50
75
100
125
150
175
200
o
TC[ C], CASE TEMPERATURE
Figure 4. Power Derating
Rev. A, February 2000
TIP31 Series(TIP31/31A/31B/31C)
Typical Characteristics
TIP31 Series(TIP31/31A/31B/31C)
Package Demensions
TO-220
4.50 ±0.20
2.80 ±0.10
(3.00)
+0.10
1.30 –0.05
18.95MAX.
(3.70)
ø3.60 ±0.10
15.90 ±0.20
1.30 ±0.10
(8.70)
(1.46)
9.20 ±0.20
(1.70)
9.90 ±0.20
1.52 ±0.10
0.80 ±0.10
2.54TYP
[2.54 ±0.20]
10.08 ±0.30
(1.00)
13.08 ±0.20
)
(45°
1.27 ±0.10
+0.10
0.50 –0.05
2.40 ±0.20
2.54TYP
[2.54 ±0.20]
10.00 ±0.20
Dimensions in Millimeters
©2000 Fairchild Semiconductor International
Rev. A, February 2000
ANEXO 04
3mm Yellow Green LED
OSNG3131A
■Features
■Outline
●
Water-clear Type
●
3mm Standard Directivity
●
Superior Weather-resistance
Dimension
■Applications
●
Toys
●
Audio
●
Christmas Light
■Absolute
Maximum Rating
Item
■Directivity
(Ta=25℃)
Symbol
Value
Unit
DC Forward Current
IF
30
mA
Pulse Forward Current*
IFP
160
mA
Reverse Voltage
VR
5
V
Power Dissipation
PD
100
mW
Operating Temperature
Topr
-40 ~ +95
℃
Storage Temperature
Tstg
-40 ~ +100
℃
Lead Soldering Temperature
Tsol
260℃/5sec
-
*Pulse width Max.10ms
■Electrical
Duty ratio max 1/10
-Optical Characteristics
(Ta=25℃)
Item
Symbol
Condition
Min.
Typ.
Max.
Unit
DC Forward Voltage
VF
IF=20mA
-
2.1
2.8
V
DC Reverse Current
IR
VR=5V
-
-
30
µA
Domi. Wavelength
λD
IF=20mA
-
570
-
nm
Luminous Intensity
Iv
IF=20mA
-
90
-
mcd
50% Power Angle
2θ1/2
IF=20mA
-
30
-
deg
LED & Application Technologies
VER A.0
ANEXO 05
3mm High Red LED
OSHR3134A-HH
■Features
■Outline
●
High Bright LED
●
3mm Standard Directivity
●
Superior Weather-resistance
●
UV Resistant Epoxy
●
Color Diffused Type
Dimension
■Applications
●
Toys
●
Games
●
General Use
●
Christmas Light
■Absolute
Maximum Rating
Item
■Directivity
(Ta=25℃)
Symbol
Value
Unit
DC Forward Current
IF
50
mA
Pulse Forward Current*
IFP
150
mA
Reverse Voltage
VR
5
V
Power Dissipation
PD
200
mW
Operating Temperature
Topr
-30 ~ +85
℃
Storage Temperature
Tstg
-30 ~ +100
℃
Lead Soldering Temperature
Tsol
260℃/5sec
-
*Pulse width Max.10ms
■Electrical
Duty ratio max 1/10
-Optical Characteristics
(Ta=25℃)
Item
Symbol
Condition
Min
Typ
Max
Unit
DC Forward Voltage
VF
IF=20mA
1.8
2.0
2.4
V
DC Reverse Current
IR
VR=5V
-
-
30
µA
Domi. Wavelength
λD
IF=20mA
620
625
630
nm
Luminous Intensity
Iv
IF=20mA
220
275
330
mcd
50% Power Angle
2θ1/2
IF=20mA
-
30
-
deg
LED & Application Technologies
VER A.0
ANEXO 06
175
7
161
7
6,2
DOBRA
63,6
79,8
47,5
1,5
65
2
DOBRA
62,5
IDEM
63,6
79,8
DOBRA
229,6
90
70
DOBRA
6,2
102
90
6
6
6
26,5
29
29
DOBRA
30,5
31
17,5
23
Ø3
24
26
DOBRA
10
20
DOBRA
70
5
Ø3
Ø3
Ø6
12
Ø6
19
6,93
21
23
19
12,6
DOBRA
DOBRA
FURO Ø2mm
FURO Ø2mm
DOBRA
DOBRA
DOBRA
68
6
DOBRA
DOBRA
175
11
91,8
6
109
11
DOBRA
DOBRA
FURO Ø2mm
FURO Ø2mm
12,6
DOBRA
VER DETALHE
DOBRA
74
6
68
6
11
19,9
11
DOBRA
DOBRA
FURO Ø3mm
FURO Ø3mm
13,6
DOBRA
DOBRA
70
9
61
9
11,5
6,93
11,5
DOBRA
DOBRA
70
96,5
DOBRA
DOBRA
6
327
20
FURO Ø2mm
4,6
45°
4,6
8
14,34
74