Fontes de alimentação - Principio Funcionamento
As fontes de alimentação são fundamentais no funcionamento dos circuitos eléctricos e electrónicos. O objectivo da fonte de alimentação é transformar a tensão do fornecedor de energia 110V-220V numa tensão normal que permita os equipamentos funcionar.
A fonte de alimentação básica é constituída por 4 sectores
* Transformador - Transforma a tensão AC e corrente de entrada para um valor utilizável em AC.
* Ponte rectificadora - Rectifica os pulsos de modo a produzir uma saída polarizada DC.
* Filtragem - Filtra a tensão tornando a corrente contínua.
* Regulação - Regula a saída de modo a ter uma tensão constante.
Transformador
Relação transformação = Vp = Np e P.saída = P.ent.
Vs Ns Vs x Is = Vp x Ip
Vp = Tensão primário (entrada)
Np = Número de espiras no primário
Ip = Corrente primário (entrada) Vs = Tensão secundário (saída)
Ns = Número de espiras no secundário
Is = Corrente secundário (saída)
Transformador + Rectificação
Existem várias formas de ligar díodos de modo a criar um rectificador e converter AC para DC. A ponte rectificadora é o mais importante e que produz uma rectificação de onda completa. Um rectificador de onda completa pode ser feito a partir de apenas dois díodos, mas este método raramente é usado uma vez que os díodos são extremamente baratos. Um único diodo pode ser utilizado como rectificador mas só usa o positivo (+) do AC, produz apenas meia-onda em DC.
Uma Ponte Rectificadora usa a onda AC (tanto a secção positiva como a negativa). 1,4V perde-se na ponte, porque cada um dos díodos rectificadores perde 0,7V (queda de tensão numa junção PN de silicio) na condução e há sempre dois díodos em condução. Ponte rectificadoras são classificadas pela corrente máxima e a tensão inversa máxima que podem suportar (esta deve ser, pelo menos, três vezes a tensão RMS de modo a que os rectificadores possam suportar os picos de tensão).
Transformador + Rectificação + Filtragem
Filtragem é feita por um condensador electrolítico de grande valor ligado à saída DC para agir como um reservatório, fornecendo corrente para a saída quando a tensão DC varia no rectificador. O diagrama mostra o tensão não filtrada (linha pontilhada) e a DC suavizada(linha sólida). O condensador descarrega rapidamente perto do pico da variável DC.
Note que a filtragem aumenta significativamente a tensão média DC para o valor pico (1,4 × valor RMS). Por exemplo 6V RMS AC (saída do transformador) é rectificada em onda completa, ficam em DC 4.6V RMS (1.4V perde-se na ponte rectificadora), com a filtragem esta aumenta o pico 1,4 × 4,6 = 6.4V .
A filtragem não é perfeita devido à tensão do capacitor cair um pouco nas descargas, dando uma pequena ondulação de tensão (Tensão de Ripple). Para muitos circuitos uma ondulação (Ripple) de 10% do valor de tensão é satisfatória, a equação abaixo fornece o valor exigido para a filtragem do condensador. Quanto maior o condensador menor ondulação.
Condensador de filtragem para 10% ripple, C = 5 × Io
Vs × f
C = Capacidade filtragem em Farads (F)
Io = Corrente de saída em amperes (A)
Vs = tensão de entrada em volts (V), este é o valor de pico de tensão não filtrada em DC
f = frequência do AC em hertz (Hz), 50Hz em Portugal, 60 Hz no Brasil (110V)
Transformador + Rectificação + Filtragem + Regulação
Transformador + Rectificação + Filtragem + Regulação
Circuitos Integrados reguladores estão disponíveis com valores fixos (normalmente 5, 12 e 15V) ou tensão de saída variável. São classificados pela corrente máxima que deixam passar. Reguladores de tensão negativa também estão disponíveis, principalmente para o uso em fontes duplas. A maioria dos reguladores incluem protecção automática de excesso consumo(protecção sobrecarga) e sobreaquecimento (protecção térmica).
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