Este projeto, realizado para a disciplina de SSC0180 - Eletrônica para Computação ministrada pelo professor Eduardo do Valle Simoes no ICMC-USP, tem por objetivo apresentar as etapas de eleaboração de uma fonte de tensão ajustável de 3v à 12v e que possui capacidade de 100mA.

Elaborada a partir de quatro diodos, essa estrutura funciona como um circuito que converte uma corrente alternada (valor da tensão varia entre positivo e negativo) em corrente contínua (valor da tensão se mantém positivo), de modo a torná-la útil para o funcionamento de diferentes aparelhos;

Dispositivo cuja principal função consiste em armazenar cargas elétricas, de maneira a armazenar elétrons quando a tensão sobe e liberá-los para o restante do circuito quando a tensão desce (libera corrente quando a tensão interna é menor que a tensão da sua própria estrutura). Esse processo auxilia na diminuição da taxa de ripple;

Auxilia no funcionamento do circuito - indica se a fonte a fonte está ligada;

Limitam a passagem (intensidade) de corrente elétrica a fim de evitar a danificação dos componentes do circuito;

Permite a variação do valor resistivo pelo movimento de um eixo, possibilitando o ajuste do controle da tensão dentro do circuito entre 3V e 12V;

Utilizado no ajuste de tensão de ruptura do circuito. Quando está polarizado diretamente, funciona como outro diodo qualquer, ou seja, não conduz corrente elétrica enquanto a tensão aplicada aos seus terminais for acima de 13V;

Utilizado para amplificar ou atenuar a intensidade da corrente elétrica em circuitos.

Na etapa de transformação é utilizado o transformador para reduzir a diferença de potencial elétrico. A fonte de corrente alternada, que no caso é uma tomada comum de 127 Volts é reduzida para um valor que é mais apropriado para o circuito e garante uma fonte estável, no projeto foi usado um transformador de 24 Volts. Com os cálculos, podemos perceber que a tensão elétrica máxima dessa fonte é 127 vezes raiz de 2 = 179,6 Volts e a tensão de pico é 24 vezes raiz de 2 = 33,94 Volts.

Na etapa de retificação ocorre a conversão de energia alternada para a contínua, é composta por uma ponte de diodos e permite o aproveitamento dos dois semiciclos da tensão de alimentação da carga, esse processo é denominado como retificação de onda completa. Cada diodo utilizado consome 0,7 Volts de tensão, utilizando 24 Volts no circuito, temos os cálculos de tensão elétrica do diodo máximo, quando a corrente passa por um diodo há uma queda de 0,7 Volts, no circuito passa por dois diodos ao mesmo tempo resultando em 1,4 Volts.

Na etapa de filtragem é utilizado o capacitor para fazer com que o sinal pulsante fique o mais próximo possível de um sinal linear de corrente contínua, a função do capacitor nessa etapa é liberar corrente quando a tensão elétrica interna é menor que a tensão da sua própria estrutura, fazendo com que ocorra uma diminuição no valor do Ripple. E quanto menor o Ripple melhor é a fonte de alimentação. Para os cálculos foi determinado em até 10%.

A última etapa é a regulação onde deve-se tornar o máximo possível a saída da fonte na tensão de forma linear, com isso é possível estabilizar variações na corrente e temperaturas por mais estáveis que sejam na entrada do regulador. Nessa etapa é utilizado o diodo zener e quando está polarizado diretamente, funciona como outro diodo qualquer, não conduz corrente elétrica enquanto a tensão aplicada aos seus terminais for acima de 13V. Sendo assim, o resistor tem a função de determinar a corrente que passará pelo diodo zener e por ser uma fonte de tensão ajustável o potenciômetro controla a tensão através da queda de potencial conforme o valor de saída determinada.

Clique aqui para acessar o simulador do circuito.

A fonte de corrente alternada é definida pelo valor de 127 RMS (Root Mean Square) representando uma tomada comum. A voltagem de pico é calculada com a medida a partir do eixo horizontal até a parte superior da onda.

Tensão elétrica calculada na saída da ponte de diodos de sílicio (ocorre a queda de 0.7V quando a corrente passa por um diodo, no circuito a corrente passa por dois diodos ao mesmo tempo, gerando duas quedas de 0.7V e obtendo o valor de 1.4V).

Com a tensão dos polos da ponte de diodos, é possível calcular o valor do Ripple (consiste em 10% da voltagem que chega ao capacitor).

Cálculos da resistência elétrica juntamente com o LED (tensão elétrica do LED aproximadamente 2,2 V).

Cálculos da resistência elétrica juntamente com o diodo zener.

Cálculos da resistência elétrica da carga.

No cálculo da capacitância, f é igual a 120 Hz, sendo que a saída da frequência é o dobro da entrada para uma retificação de onda completa em ponte.

O resultado da capacitância foi aproximadamente 449,04 uF, utilizamos um capacitor de 470 uF por ser o primeiro valor comercial acima da capacitância mínima para um valor de ripple de 10%.

Clique aqui para assistir ao vídeo explicativo acerca dos cálculos feitos para a elaboração do projeto e do circuito no Falstad, bem como para ver a fonte em funcionamento.

• Bruna Romero Arraes
• Bruno Santos de Sousa
• Johana J. Pizarro Laquise
• Livia Rosito Reis dos Santos