Fonte Estabilizada

Transforme uma fonte ordinária em uma fonte estabilizada  
 

Podem ser achados Fontes de tomada em todos lugares, consistem em um transformador colocado em uma caixa de plástico com 2  pinos com a finalidade de serem ligados  diretamente em um ponto de energia.

Eles vêm em diversos tipos de equipamento,  mas uma desvantagem é o tamanho.

Alguns são muito grandes para a saída e acabam cobrindo os outros pontos de tomadas ou interruptores acabando quase sempre por cair ao mais leve toque.

Suas características são invariavelmente de baixa qualidade, péssima regulação e filtragem, causando roncos e até mesmo a queima de circuitos.   

Nossa proposta é um regulador  de ótimas características para ser utilizado em conjunto com este tipo de fonte montado por cima ou dentro de uma caixa apropriada.

Uma fonte regulada é aquela a que podemos regular a tensão de saída a um nível desejado de um modo prático e rápido sem esta fonte perder a estabilidade, isto é mantendo a tensão de saída firme e constante  sem subir ou descer a tensão do valor previamente ajustado desde o menor ao maior consumo de corrente para qual a fonte foi projetada.

A diferença de voltagem efetuada entre as medidas de voltagem da saída sem nenhuma carga conectada e com a carga máxima fornecem o fator de estabilidade e geralmente as fontes de tomadas não são boas nesse item. Idealmente um transformador deveria ter uma variação máxima de 10% na  voltagem mas o que encontramos nos transformadores de tomadas são estabilidades  variando em torno de até 40%.
Quando mais corrente é tirada do fluxo magnético do transformador, mais depressa a voltagem diminui.
Por exemplo, um transformador de tomada especificado para 500mA só é bom para suprir de  200 a 300mA e um outro especificado para  800mA só é aceitável trabalhando entre  400 e -500mA. mas os fabricantes deste tipo de fonte se valem do principio de especificar a fonte para curtos picos de correntes fazendo a fonte de tomada aparecer com correntes impressionantes, muitos usuários só percebem isto depois e muitos não reclamam, alguns por falta de conhecimento outros por não encontrarem a quem reclamar o que eu sei é que  em muitos casos as fontes começam a feder e a soltar fumaça até queimar.
Sabendo disto, nós projetamos uma fonte de voltagem variável simples que transformará um produto de qualidade muito pobre como as fontes de tomadas em algo que vale a pena ser utilizado.

A voltagem de saída e corrente deste projeto dependerão da fonte de tomada ou transformador utilizado, voltagem está que pode ser fixada pelo ajuste do trimpot.
Isto pode parecer surpreendente, mas a voltagem da saída determinará a corrente máxima  que pode ser drenada sem aquecer demais o regulador.
A dissipação do regulador é fixado pelo tamanho do dissipador de calor e em nosso caso o dissipador de  calor  é capaz de dissipar 3 watts o que é uma elevação de temperatura razoável.
Exatamente como isto ocorre será descrito na próxima seção.

COMO TRABALHA O CIRCUITO
O circuito regulador e estabilizador de voltagem pode utilizar qualquer transformador AC ou fonte DC dentro das seguintes características:
Transformadores ou fontes AC com tensões de  6v ao Maximo de  37v .

Tensões DC entre 9 e 37 volts.

Corrente Limite de saída do nosso circuito 1 Amper desde que seja observada uma diferença de 2,5 volts entre a tensão de entrada e saída do REGULADOR.
A ponte de diodo na entrada converte Tensão Alternada para Tensão Continua  através da retificação por onda completa e por isso não importa de qual modo é ligado a saída do transformador ou fonte retificada aos terminais de entrada da ponte de diodos que sempre estará certo..
Se uma fonte  DC for usada, a ponte pode ser omitida e os terminais ligados  diretamente ao positivo e negativo do capacitor eletrolítico de 1.000uF.
Se você resolver usar usar a ponte  não se esqueça que serão perdidos aproximadamente 1.2v  pela queda de tensão nos diodos  e isto pode reduzir a saída de tensão.
O capacitor eletrolítico de 1.000uF é satisfatório para correntes até 500mA e se você quiser usar com uma corrente de  800mA  a 1 Amper na  terá que substituir por um de 2.200uF ou somar outros 1.000uF em paralelo.
O circuito contém 2 LEDs indicadores .
O verde  indica ligado  e o vermelho indica sobrecarga ou curto circuito na saída e acende toda vez que a tensão diminuir abaixo de 3 volts na saída do regulador.
A outra característica deste circuito é a voltagem variável.
Pode ser ajustado de 5v a  12v  e a placa de circuito impresso contém uma escala  simples ao redor do trimpot de  500R  de forma que o ponteiro é a marca no eixo de giro que indicará a voltagem aproximada, esta escala é valida para uma entrada de 18 volts AC.
O regulador é da série positiva tipo  7805 com uma saída de tensão de 5 volts.
O princípio de operação destes dispositivos dispositivos reguladores de  3-terminais são os vistos acima e a saída é  sempre  5v mais alto que o terminal comum do regulador  "Terra."
Se nós "erguermos" o terminal comum em relação ao terra, a saída também subirá.
E é  desta forma que conseguimos voltagens mais altas do que o especificado para o regulador 7805  em sua saída.
Mas há uma outra coisa que é muito importante.

Está no calor produzido pelo regulador.
O calor gerado pelo regulador é  a diferença da tensão de entrada pela tensão de saída do regulador multiplicada pela corrente de saída.
Peguemos como um exemplo,  tensão de entrada do regulador 15volts, tensão de saída do regulador 12 volts sob uma corrente de 300mA, a  queda de voltagem pelo regulador será de 3v (3v está no valor  mínimo exigido para o correto funcionamento do regulador) desta forma o calor  gerado  é de aproximadamente 3 x 0.3 = 0.9 watts (900mW).
O dissipador que acompanha o Kit  é capaz de dissipar 3 watts assim nós estamos trabalhando com folga neste caso, mas nem sempre é assim, por isso  vamos ao próximo exemplo.

Peguemos como um exemplo,  tensão de entrada do regulador 15volts, tensão de saída do regulador 5 volts sob uma corrente de 300mA, a  queda de voltagem pelo regulador será de 10v (3v é o valor  mínimo exigido para o correto funcionamento do regulador) desta forma o calor  gerado  é de aproximadamente 10x 0.3 = 3 watts.  

neste ponto o chip começara a esquentar cada vez mais o dissipador que se não houver um dissipador maior ou o volume de troca de ar para a dissipação for pouca o circuito de proteção térmica entrará em ação diminuindo cada vez mais a tensão para tentar compensar o super aquecimento do chip. 
Isto só acontece quando o chip  estiver muito quente e lhe daremos um aviso  através do LED de sobrecarga antes disto começar a acontecer.
O circuito indicador  de sobrecarga em bem simples quando a saída fica menor do que  3v coloca o transistor BC547 fora de operação e  Isto permite que a corrente passe pelo led vermelho.
Portanto quando a voltagem subir novamente, o transistor é colocado em operação fazendo com que a junção de coletor emissor represente praticamente um curto e toda a corrente passe por essa junção não sobrando nada para o LED vermelho.
Em outro palavras o transistor rouba a tensão de  1.7v necessário para que o LED produza LUZ.
Os  capacitores de 100nF devem ser montados perto dos terminais do regulador para impedir que venha acontecer instabilidade de alta freqüência .

 

CONECTANDO O REGULADOR ESTABILIZADOR
Se você tiver uma FONTE  DC  para servir de alimentação ao circuito, pode ligar normalmente na entrada dos diodos da ponte sabendo que terá uma queda de tensão de 1,4volts ou você pode omitir os diodos e  conectar aos  buracos do fundo da ponte retificadora observando a polarização e  não se esqueça  que nem sempre o fio que sai com a lista branca é o positivo.

Se for uma fonte de  CA, você tem que usar a entrada  de CA de forma que a ponte de diodos  entre em operação.

 

SE NÃO FUNCIONAR
Muito poucas coisas podem dar errado com este projeto pois ele  é muito simples, mas estas notas o ajudarão com qualquer possível falha.
As coisa mais perigosas que podem acontecer a qualquer circuito  regulador de voltagem é deixar o terminal  comum do regulador em  "aberto." isto é sem ligar em ponto algum.
Isto fará a saída de tensão subir a para quase  a mesma voltagem de entrada do regulador  e pode criar muitos problemas.
A maioria dos circuitos é  muito sensível com a variação de  voltagem  e uma elevação mesmo que pequena pode destruir circuitos integrados e transistores.
Integrados do tipo   TTL não podiam estar com  uma voltagem mais alta que 5.5v, integrados do tipo  CMOS têm uma voltagem máxima de funcionamento entre   18 e  22v e alguns chips  de áudio  entram em curto com uma voltagem acima de  24v.
Em nosso caso,  já vimos que algumas fontes de tomada  produzem  uma voltagem excessiva quando não ha nenhuma carga portanto  se uma falha acontecer na seção do regulador, o projeto alimentado com a voltagem regulada pode ser danificado.
A chance de uma falha acontecer é bastante remota mas você pode ver que se o terminal comum não é bem conectada à linha negativa, a saída subirá ao Maximo sem restrição.
Isto realça o fato que o terminal comum não deve ser nunca desligado. Pois produzirá um pico que pode danificar o circuito que você está alimentando.
Se a saída estiver abaixo de 5v, a primeira coisa para fazer é tatear o regulador.

Se estiver se muito quente,  deve haver algum curto  circuito  presente na linha de saída.

Se não estiver quente, a voltagem de entrada pode ser muito baixa ou o regulador pode estar defeituoso.
Se sua fonte  de tomada for "CA", tenha certeza que você não usou os terminais  de  entrada DC pois  você danificará o regulador.
A única outra razão para uma baixa voltagem de saída, ou uma voltagem que não suba acima de  5v, é uma baixa voltagem na entrada do regulador.  A tensão deve ser pelo menos 9v DC para uma saída de 5v e mais alto se você quiser ir para uma tensão acima disto.
A perda pela ponte retificadora  terá um mínimo de 1.2v e o regulador derrubará aproximadamente 3v para ter uma boa estabilidade e filtragem.
Há um ponto final para estar atento em questões de fontes de alimentação para o futuro.
É muito fácil produzir uma fonte com uma saída de corrente de até 800mA  onde teremos a maioria dos  componentes com um  custo muito baixo, pois são projetados transformadores diodos e reguladores para controlar 1 amper.
Este é um valor de máximo absoluto e se você quer ter confiança extrema no circuito limite o projeto para  700mA.
Uma vez que você vai acima  dos 700mA, você tem que ir para uma outra linha de componentes  e reguladores e o custo salta enormemente e isto será um um tópico para  outro  projeto.