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 Projeto FONTE de Alimentação Linear 13,8 volts x 20A 

Objetivo: montagem de uma fonte linear 13,8 volts, à baixo custo, usando circuito de estabilização de tensão eficiente (pequena margem de erro), circuito de proteção contra sobretensão adicional, resistores para equalizar a corrente nos transistores de saída (MJ802 originais).

Por que deste projeto? Bem... para responder a esta pergunta vamos contar um pouco do que aconteceu comigo há alguns (vários,  hi hi) anos:

Possuo uma antiga fonte que virou sucata da marca k******* 12 volts/20A.  Por que não tive interesse em repará-la na época? Um dos transistores originais de saída (2n3055) entrou em curto fazendo com que a fonte deixasse passar tensão acima do especificado para os equipamentos alimentados por ela, ocorrendo assim dano aos mesmos, assim meu intento era desenvolver outro circuito que fosse mais "seguro" que o original. 

 

FASE I


Histórico: inicialmente foi utilizado apenas o trafo (18v) e a caixa da referida sucata que ainda estavam bons.  Desta feita, decidi montar outro circuito aonde utilizei uma ponte retificadora de baixo custo, mas capaz de suportar as necessidades almejadas, inseri uma fiação de diâmetro adequado (o projeto do fabricante negligenciou este detalhe), um circuito regulador de tensão baseado no CI 7812 ou 723 (ainda irei escolher) e mais um circuito limitador adicional contra sobretensão (que o fabricante não incorporou e contribuiu para a queima da carga), 2 capacitores eletrolíticos 15000 mcF destinados a aplainar a tensão de ripple contribuindo para a filtragem e com dimensões reduzidas em relação ao projeto original (4 a 6 componentes) além dos fusíveis de proteção (o fabricante da antiga fonte colocou, ufa! ao menos isso fizeram...).

Video da fase I no youtube

Nesta primeira fase da montagem você poderá observar a instalação da ponte retificadora, sendo que os demais componentes serão instalados após o circuito regulador de tensão.

OBS: ao lado dos capacitores eletrolíticos, no vídeo, você verá uma placa de circuito impresso, que nada mais é do que a placa original da antiga fonte que utilizava um diodo zener para estabilizar a tensão e um driver para alimentar 2 transistores de potência 2N3055.

 

FASE II

07/03/14:
Estive pensando na mudança dos transistores de saída NPN para PNP. Um resistor intercalado entre a Base-Emissor seria o responsável pela tensão de bias (levando-o(s) a conduzir(em)) e também seria o responsável por drenar a corrente de trabalho do 7812 * (+ ou - 1A), limitando-a para o regulador. A tensão de saída do regulador permaneceria constante pois o coletor dos transistor(es) de potência estaria(m) ligados ao nó aonde temos a saída do regulador. Se o regulador detectar algum aumento de tensão, ele desliga o seu transistor interno de passagem, interrompendo assim a corrente de alimentação na base dos transistor(es) de saída, com isso já visibilizaríamos um circuito de proteção contra sobretensão. Nesta fase me baseei no projeto de PP5VX e de  IZ7ATH, entretanto elaborei um projeto mais simples, barato, estável e com margem de segurança (fase IV, crossbar).

* Vide The ARRL Handbook 2013, capítulo que trata das fontes de alimentação, subcapítulo reguladores de tensão.

OBS: Foram adicionados dois resistores de .22 ohms x 10W no emissor de cada transistor de saída com finalidade de equalizar a corrente que circulará em cada, um diodo para evitar a circulação inversa de corrente, um voltímetro.

Nesta segunda etapa foram realizadas todas as ligações e aferições dos parâmetros da fonte de alimentação. O projeto foi alterado para uma fonte linear 12 volts, utilizando um CI 7912 regulagem negativa. Neste momento avaliamos a estabilidade da tensão em função do tempo, eventual aquecimento dos componentes e tensões, ruídos que por ventura ocorressem no receptor etc. Em uma segunda etapa avaliamos a tensão em função do aumento de corrente (aumento de potência exigida pela carga) e grau de dissipação de calor dos componentes em função do tempo (vídeo terceira fase).

*o que surpreendeu-me foi que a fonte apresentou-se MUITO estável com o aumento da carga, mesmo com a simplicidade do projeto.

Vídeo da Fase II no Youtube

 

FASE III

04/04/2014:
Projeto quase finalizado: Optei por uma saída regulada de 12 volts (por que uma fonte de alimentação tem que ter obrigatoria e categoricamente 13,8 volts? por que não fazer com 14 volts?... 12 volts = bateria de automóvel, afinal os equipamentos de radio atualmente no mercado são para uso móvel).  Alterei o circuito afim de preservar os MJ802 e manter o sistema de estabilização de tensão de três terminais, assim optei por trabalhar com um regulador de tensão negativa, o 7912.

Vídeo da fase III no youtube