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Electrónica => Electrónica Geral => Tópico iniciado por: artur36 em 23 de Setembro de 2015, 20:35
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Ultimamente tenho andado a ler informações pelas "internets" sobre uma série de instrumentos para ter numa "hipotética" futura bancada para trabalhos de electrónica e afins.
Um dos instrumentos mais necessários na bancada é uma fonte de alimentação regulável e com limite de corrente, entretanto algures pelo meio das buscas deparei-me com este maravilhoso link do EEVBLOG (de certeza que grande parte dos frequentadores do forum conhecem):
http://www.eevblog.com/projects/usupply/ (http://www.eevblog.com/projects/usupply/)
Devo dizer que foram umas maravilhosas 8 horas "perdidas" a observar os ensinamentos do Dave Jones, como de costume tudo explicado ao pormenor, desde a ideia\projecto inicial até ao produto final, para quem quer construir uma fonte de bancada tem muito por onde aprender nesta série de vídeos e mesmo para os restantes dá para aprender umas coisas sobre as diferentes partes de um projecto desde a ideia, passando pela escolha dos componentes mais adequados até ao "troubleshooting" dos erros dos protótipos iniciais...
Tal como no tópico da estação de soldar planeio construir um "derivado" deste projecto adaptado às minhas necessidades, se houver interesse da comunidade e tempo meu irei colocando neste tópico o desenrolar da minha fonte de bancada.
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Gosto sempre de ver o desenrolar de projectos aqui no fórum.
É a 1ª vez que vejo uma fonte com alimentação a partir de células de litium.
Estive a ver os esquemas e... boa sorte ;D
obs: em caso de bugs (que vão existir de certeza) conseguir resolve-los vai ser uma dor de cabeça.
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A minha fonte V0.1.
0-30V 5A.
Microcontrolador - ARDUINO NANO.
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fk30.kn3.net%2FD%2FD%2F0%2F5%2FB%2FD%2FF72.jpg&hash=1acd6e80827a6efea3ac18b7015c5073d933e315)
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A minha não será portátil, como disse será um projecto derivado deste porque dizes que os bugs serão uma dor de cabeça?
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Eu com um lm358 ajusta voltagem e corrente e compensa a voltagem/corrente. Tipo ligar 12v 0.3A ou ligar 12v 1.5A teres a saída certa de 12v e não oscilar.
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Eu com um lm358 ajusta voltagem e corrente e compensa a voltagem/corrente. Tipo ligar 12v 0.3A ou ligar 12v 1.5A teres a saída certa de 12v e não oscilar.
Desculpa lá mas repete lá com um português mais explícito que não percebi nada.
By the way daquilo que percebi dizes que com um lm358 fazes o que é suposto qualquer regulador de tensão fazer dentro das suas especificações certo? Independentemente da carga manter uma tensão de saída estável?
O meu projecto será para tentar ir um pouco mais longe, por exemplo o que acontece ao lm358 se lhe definires uma tensão de saída de 12V e lhe colocares como carga unicamente uma resistência de 1 ohm De 250w (valores hipotéticos como é óbvio para simular um curto na saída) aposto que ele não vai gostar de 12A sobre ele...
Edit: assumi que estavas a falar de um regulador de tensão e na realidade é um amp-op, mesmo assim o transistor ou MOSFET que usares em conjunto teria de aguentar esses 12A e assumindo uma queda de tensão de 0,5V teria de dissipar 6w....
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Pois eu com 2n3055 a 2.5A já tem um aquecimento significativo e tenho fan para não passar do morno.
Podes usar transistor que suporte 20A ou mais ainda. Se quiseres metes 2 transistores 20A em paralelo limitas a passagem em cada 1 ficando por exemplo 6 A por cada transistor e ter 12A no.final.
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Tens que começar pelo principio e o mais importante: quais são as especificações que queres para a fonte.
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Pois eu com 2n3055 a 2.5A já tem um aquecimento significativo e tenho fan para não passar do morno.
Podes usar transistor que suporte 20A ou mais ainda. Se quiseres metes 2 transistores 20A em paralelo limitas a passagem em cada 1 ficando por exemplo 6 A por cada transistor e ter 12A no.final.
O problema que quis realçar acima de tudo foi a falta de mecanismos de protecção na tua abordagem, por erros que já cometi sei que a limitação de corrente é um must have em qualquer fonte mais elaborada.
De qualquer das maneiras o problema na tua abordagem será sempre a dissipação de calor, em especial se houver grandes quedas de tensão no transistor, mas é claro que tudo depende das necessidades/especificações de cada um, se só regulares de entre 0 e 5V para circuitos com consumos abaixo de 1A provavelmente safas-te com um par darlingthon escolhido bastante acima das necessidades...
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Pois eu com 2n3055 a 2.5A já tem um aquecimento significativo e tenho fan para não passar do morno.
Podes usar transistor que suporte 20A ou mais ainda. Se quiseres metes 2 transistores 20A em paralelo limitas a passagem em cada 1 ficando por exemplo 6 A por cada transistor e ter 12A no.final.
O "problema" das fontes lineares não é tanto quanto os transístores aguentam de corrente, mas sim a sua dissipação, que vai depender da queda de tensão: Quanto menor o valor da saída, mais dissipa para os mesma corrente de saída.
Se tens um transformador a debitar uns 20V (valor razoável se precisares de uma fonte para circuitos analógicos), mas regulares a saída para 5V (circuitos lógicos), com um consumo de 1A (nada de outro mundo) tens que dissipar 15W no transístor, o que já te obriga a um bom dissipador!
O que os fabricantes fazem muitas vezes é usar um transformador com mais que uma tensão de saída, e comuta entre elas para manter a diferença entre a tensão de saída e entrada do circuito de regulação dentro de valores razoáveis para conter a dissipação. É essa a origem do clickar de relés em algumas fontes quando de varia a tensão :P
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Ou então dissipador gigante E transformador multi-tap, mas sinceramente fonte de bancada a pilhas é que não me faz muito sentido, se está na bancada não precisa de pilhas, só se for para medições ultra low noise, mas ai a fonte terá de ser toda linear e nada de switchings pelo meio se não lá se vai a ideia do low noise pelo cano abaixo.
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Tens que começar pelo principio e o mais importante: quais são as especificações que queres para a fonte.
As especificações já estão minimamente definidas, podendo variar um pouco para contornar os problemas que forem aparecendo:
- Alimentação: Transformador de 24V 120VA protegido a montante (mas dentro da própria fonte) por fúsivel e diferencial de 30mA;
- Saída principal: regulável de 0 a 20V a 4A, idealmente com corrente máxima igual para toda a gama de tensões e baixo ruído;
- Saída secundária: Fixa de 5V 5A completamente linear;
- Protecções: Limitação activa regulável de corrente em todas as saídas, protecção contra curtos nas saídas.
"Problemas" encontrados até ao momento:
- Dissipação de energia no regulador linear: como já referi acima se houver uma grande queda de tensão no regulador este terá de dissipar uma grande energia, tenho duas soluções em vista, uso várias saídas de transformador com tensões diferentes (pensei 24,12 e 6V) e fazer a comutação entre estas conforme a regulação desejada, a outra solução seria a mesma do Dave Jones, usar um pré-regulador comutado a fazer a regulação 2V acima do valor desejado e só ficaria com uma queda de tensão de 2V no regulador linear;
- Como fazer a proteção contra curtos devidamente, penso que a limitação de corrente não será rápida o suficiente pelo que preferia uma solução independente.
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Sinceramente também não percebo muito bem a utilidade de uma fonte de bancada com pilhas 18650 (além de que as saídas como seria de esperar são muito baixas - 1A). Só estou a ver a utilidade para quem queira obter muito exato como os 3.300V com o mínimo de ruído e sabe que é difícil obter esse valor utilizando a tensão nominal das pilhas. Mesmo assim, não estou a ver o investimento numa fonte destas a compensar (exceptuando o lado didático da coisa).
Quanto a uma fonte de bancada DIY mais "tradicional", a dissipação é um problema, mas não acho que seja o PROBLEMA. Isto porque ao contrário de uma fonte de compra onde os fabricantes procuram reduzir os custos com hardware/número de componentes mais caros/custos de assemblagem, numa fonte DIY a pessoa não está muito limitada ao espaço físico nem ao custo do dissipador. Digo isto porque é comum usarmos dissipadores reciclados de outros dispositivos (um bom dissipador é caro de se produzir e montar) e muitos de nós não temos qualquer problema em adicionar ventoinhas e fazer a concessão de apenas utilizar a fonte na saída máxima durante alguns minutos de cada vez.
Conforme já foi dito e bem pelo Njay o primeiro passo é identificar as características que pretendes, e claro, o orçamento disponível porque será isso que limita a fonte caso tenhas de comprar os componentes. Na minha experiência, o transformador é sempre um componente caro porque a opção "china" costuma colocar-se de lado (qualidade duvidosa nos enrolamentos e preço alto nos portes porque é um componente muito pesado). Se a pessoa conseguir "reciclar" um transformador consegue poupar bastante na fonte.
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Já vi que respondeste enquanto escrevia o tópico.
Eu fazia uma sugestão para a tensão máxima de saída, subia para pelo menos os 24V visto que há projetos em que podes precisar de 24V (eu por acaso preciso de uma fonte com 24 VDC), mas cada um é que sabe melhor as suas necessidades.
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Tens muitas marcas de transformadores e tens empresas que os fazem cá em Portugal á medida, depende do que achas caro, mas um bom transformador não leva 3 voltas de cobre.
Como sempre USA tem uma escolha brutal de transformadores a preços da chuva, algumas marcas a Mouser tem, mas metade dos modelos nunca estão em stock ou nem sequer existem..
E compras extrusões para dissipador baratas da China, assim como caixas de projecto metálicas.
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Se for para uma dissipação com ventilação forcada a qualidade do dissipador não é muito relevante e uma qualquer extrusao simples faz o trabalho.
Mas se a pessoa quiser caprichar na dissipação sem recorrer a ventoinhas aí já existem mais pormenores a considerar como a anodizacao do alumínio (cerca de 10% de melhorias) ou o número de alhetas (maior área do dissipador). Esses dissipadores sim são mais caros uns euritos...
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Pesquisa por Re:load, uma dummy load que andou pelo kickstarter e que o rapaz mandou fazer dissipadores á medida na China, por extrusão, ficou baratissimo para algo feito á medida, então em material standard compras extrusões com portes na China mais barato que compras cá o aluminio em bruto.
E tendo mesmo que seja só 2 taps no transformador/2 em série já tira muita carga do dissipador para baixas voltagens.
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Já vi que respondeste enquanto escrevia o tópico.
Eu fazia uma sugestão para a tensão máxima de saída, subia para pelo menos os 24V visto que há projetos em que podes precisar de 24V (eu por acaso preciso de uma fonte com 24 VDC), mas cada um é que sabe melhor as suas necessidades.
De momento não vejo onde mais que 20V me façam falta, mesmo os 20 já é um valor para cima pois não me vejo a usar a maior parte das vezes mais que 12V.
Uma das limitações também é o transformador, pois o que referi a cima tenho a custo zero, e qualquer outro valor terei de comprar novo, e usando este penso que dificilmente conseguirei os 24V devido às quedas de tensão no regulador
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Uma opção "intemédia" e mais fácil de encontrar é um transformador com saída simétrica 12V+12V, aí tens 12 e 24. Como não estás limitado no espaço também podes ter vários transformadores, por exemplo 2 iguais de 12V. Há sempre detalhes a ter em conta quando se vai depois desenhar na prática.
Se queres ter 5V 4A é melhor um transformador à parte, e não usar o de 24V para isso, a dissipação é abismal (mais de 100W; os valores de tensão dos transformadores são RMS, ou seja na prática a tensão, depois da rectificação, atinge 1.41x esse valor menos 2 quedas de diodos). Mesmo que tenhas o espaço e blá blá blá, é desperdício brutal de energia e vai estar a aquecer-te o "quarto", o que é bom no inverno mas mau no verão; acho que é preferível gastar mais um pouco e fazer uma cena melhorzinha (como queres fazer a fonte, assumo que o que te está a levar fazer isso não é o preço).
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Tens muitas marcas de transformadores e tens empresas que os fazem cá em Portugal á medida, depende do que achas caro, mas um bom transformador não leva 3 voltas de cobre.
Estás por dentro dos preços dos transformadores feitos à medida em Portugal? Pedi um orçamento mas ainda não tive resposta.
A TME tem uns preços apetecíveis em transformadores toroidais, o problema é o do costume os portes...
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Uma opção "intemédia" e mais fácil de encontrar é um transformador com saída simétrica 12V+12V, aí tens 12 e 24. Como não estás limitado no espaço também podes ter vários transformadores, por exemplo 2 iguais de 12V. Há sempre detalhes a ter em conta quando se vai depois desenhar na prática.
Se queres ter 5V 4A é melhor um transformador à parte, e não usar o de 24V para isso, a dissipação é abismal (mais de 100W; os valores de tensão dos transformadores são RMS, ou seja na prática a tensão, depois da rectificação, atinge 1.41x esse valor menos 2 quedas de diodos). Mesmo que tenhas o espaço e blá blá blá, é desperdício brutal de energia e vai estar a aquecer-te o "quarto", o que é bom no inverno mas mau no verão; acho que é preferível gastar mais um pouco e fazer uma cena melhorzinha (como queres fazer a fonte, assumo que o que te está a levar fazer isso não é o preço).
Sim a saída de 5V será sempre um enrolamento secundário ou transformador à parte especialmente pensado para isso.
Como já disse o transformador de 24V já tenho daí que à partida agora, se não usar a ideia do pré-regulador, irei comprar um transformador de 12V com um enrolamento secundário para os 5VDC
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Entretanto uma das limitações que tenho encontrado nos reguladores a usar é pouca escolha com tensão de referência completamente externa, ou seja com capacidade de colocar a tensão de saída a zero (ou na realidade muito próximo deste).
Entendo que nos circuitos de maior corrente à partida os 1,25V "standard" não serão problemáticos, mas já tive necessidade de gerar alguns miliVolt para teste de um circuito pelo que me parece que seria uma mais valia na fonte.
O que me dizem associo vários reguladores em série para conseguir a corrente desejada (algumas datasheets da linear technologies que verifiquei dão esta solução como possível com alguns cuidados), uso uma saída à parte para estas tensões baixas de menor limite máximo de corrente (eventualmente a saída fixa de 5V), descarto por completo a utilização de tensões abaixo de 1,25V?
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Já consideraste um LM723 e uns transistores e pouco mais?
Provavelmente faz tudo o que queres, são é caros, idealmente em versão lata de sardinha com patas(não me recordo do nome do encapsulamento, é TO-qualquerCoisa.. ).
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Já consideraste um LM723 e uns transistores e pouco mais?
Tenho andado de volta Das pesquisas paramétricas de vários fabricantes, o preço não seria um problema pois como é um projecto único conto usar amostras sempre que possível (no caso da TI tenho essa hipótese). O que propões é o que os fabricantes chamam de "voltage controller", são chips desenhados especificamente para usar um PFet externo, o "problema" é o que referi acima, a tensão mínima de saída
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Só agora tive oportunidade de responder à questão "dor de cabeça", li o que foi postado para tentar entender melhor.
Quando vejo 3 esquemas complexos para algo que à partida é simples neste caso, acho um abuso.
Cheguei à conclusão que este projecto ainda levanta bastantes dúvidas ao pretendido.
O transformador que uso mandei fazer na Radipeças (Almada) foi de 2x14V 150VA, ficou-me em 4cts na altura.
A dissipação pode mesmo chegar aos 150W, daí ter uma ventoinha montada em cima do dissipador com NTC em série, muito simples e silencioso.
Para o regulador de tensão e corrente usai apenas um LM317 com um PNP TO3 de potência emparelhado, a corrente é ajustada de 0 a 5A e a tensão de 0 a 30V.
Não necessita de protecções de curto porque a limitação de corrente é bastante rápida, além disso para medir esta limitação usei apenas um interruptor que faz o curto e indica-me qual a corrente que está de debitar, a partir daí posso ajustar a corrente máxima que pretendo.
Quanto ao ajuste a partir dos 0V é bastante simples, no terminal que regula a tensão do LM317, o limite do potenciómetro não é à massa mas sim a uma tensão negativa, não me recordo quanto mas anda por volta dos -2V.
Esta tensão negativa foi obtida enrolando mais umas espiras ao transformador.
Pelo que foi referido aqui, se não for por uma questão didáctica, desaconselhava por completo os esquemas apresentados no 1º post, é giro desenvolver projectos mas também tem de se ter em conta os problemas que seguirão.
Posso referir que tive de trocar componentes na minha fonte por 4 ou 5 vezes, é simples mas teve bugs, algo como alimentar uma bobine, ou um motor foi um dos casos que me queimou muita coisa devido à indutância, díodo schottky à saída e problema resolvido, este foi apenas um exemplo.
Outro mais complicado é quando se desliga a fonte, o LM317 deixa de ter a tensão de referência e à saída tenho um pico que faz estragos.
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Como disse anteriormente não pretendo seguir este esquema à risca, apenas referi este projecto como exemplo de um projecto profusamente documentado e que pelo menos a mim me explicou muitos dos "conceitos" que desconhecia e a que devo estar atento.
Os projectos de fonte de alimentação que normalmente aparecem são precisamente baseados no LM317 e potenciómetros para ajuste, nada contra mas estava a pensar em algo mais, controlo por microcontrolador que me permite outros tipos de controlo, por exemplo quero implementar um controlo digital sobre a tensão e corrente independentemente se tenho a saída ligada que me permita por exemplo definir um valor base de limite de corrente digamos de 500mA e este estar sempre activo, assim mesmo que me esqueça de corrigir o limite de corrente posso ter sempre alguma protecção contra erros, o controlo digital também me permite facilmente "transformar" a fonte de alimentação numa fonte de corrente sem ter de regular o valor da corrente com a carga já ligada. Este projecto foi um dos primeiros que encontrei que me permite esse tipo de controlo.
Quanto ao uso de tensões negativas também encontrei essa solução apesar de não ser completamente do meu agrado, pela minha pouca experiência em electrónica não me vejo a usar tensões negativas, os únicos usos que encontrei para estas até agora foi para circuitos de som e para alimentação de Amp-Op's, som não me vejo a trabalhar a curto/médio prazo e os Amp-Op's penso que cada vez mais dispensam o uso de tensões negativas pois abundam modelos alimentados a tensão positiva e com saídas rail-to-rail. Visto isto não vejo porque criar um enrolamento extra no transformador apenas para uma tensão de referência, acho que prefiro usar um regulador separado para baixas tensões com baixa corrente de saída até porque o único uso que antevejo para tensões abaixo de 1V é o mesmo que já precisei para simular sinais de entradas em Amp-Op's para emular sensores, logo não preciso de correntes elevadas.
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Também nunca precisei de usar tensões simétricas e caso necessite sempre posso fazer um divisor de tensão e já dá para algumas experiências.
A tensão negativa que falei serve unicamente para ajustar a tensão até 0V, não está em série com nada, apenas ligada ao potenciómetro (após rectificação e filtragem).
Se bem que pode ser dispensada esta solução e aceitar a tensão mínima do regulador, mas se ia construir uma fonte que fosse a partir dos 0V como deve ser.
Na minha opinião, quanto mais linear a fonte melhor, nada de comutações ou micros à mistura, sei bem o que ele produzem em termos de ruído e arruína muitas experiências, como amplificadores ou ADCs.
Já não falo dos problemas que podem dar ao bloquear, como qualquer micro, acontece.
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A tensão negativa que falei serve unicamente para ajustar a tensão até 0V, não está em série com nada, apenas ligada ao potenyciómetro (após rectificação e filtragem).
Sim eu percebi isso mas fico um bocado reticente em usar mais um enrolamento só para essa função, não quero estar a fazer eu o transformador e já conto encomendar um com pelo menos dois enrolamentos de potência não sei até que ponto me fabricam um transformador com mais um enrolamento, ainda por cima para tensões negativas.Na minha opinião, quanto mais linear a fonte melhor, nada de comutações ou micros à mistura, sei bem o que ele produzem em termos de ruído e arruína muitas experiências, como amplificadores ou ADCs
Nos ADC's uma tensão de referência de precisão não deveria resolver os problemas de ruído?
Nos amplificadores percebo o problema do ruído, mas este é só na alimentação ou também nos sinais?
Toda a gente fala nos problemas das fontes comutadas, mas o que é certo é que é o "standard" nos circuitos digitais de hoje em dia, o ruído causado pelas fontes comutadas só afecta os sinais analógicos? Sendo nós aa construir a fonte não é possível a através da frequência de comutação calcular um filtro eficaz para esse ruído?
P.S.: Claro que para filtrar o ruído sem afectar a limitação de corrente teria de usar a abordagem do Dave de um pré-regulador comutado seguido de um regulador linear e a limitação de corrente só funcionar neste evitando assim que o filtro afectasse está ao funcionar com uma fonte de corrente apesar de o regulador já estar em corte.
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PSSR de um regulador linear a 400Khz da fundamental do dc-dc é quase nulo, para os harmónicos, estar lá, ou um fio é igual..
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PSSR de um regulador linear a 400Khz da fundamental do dc-dc é quase nulo, para os harmónicos, estar lá, ou um fio é igual..
Podes explicar melhor senso, uma pesquisa rápida no google e o que encontrei foi PSRR (power supply rejection ratio, penso que seja isto e que indique s capacidade do regulador LINEAR anular ruído correcto?) mas fiquei sem perceber ao certo o que queres dizer.
O que entendi foi que o regulador LINEAR não seria capaz de filtrar o ruído do conversor comutado, mas o que eu tinha perguntado não era filtragem pelo regulador LINEAR mas sim por uma malha RC dedicada
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Ou LC, ou ferrites, mas nunca vais limpar tudo, e quanto mais filtros atiras pior resposta a transientes a fonte terá e mais tempo demora o controlo de corrente a actuar.
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E qual é o real problema do ruído causado pelas fontes comutadas? Em que situações cria problemas e como é que estes se manifestam?
Já agora seria vantajoso dividir a queda de tensão por dois reguladores lineares para dividir a dissipação térmica directa do regulador (basicamente o dissipador precisa de dissipar a mesma potência mas os dies dos reguladores apenas dissipariam metade da potência) ou os benefícios alcançados não justificam a complicação?
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Ou LC, ou ferrites, mas nunca vais limpar tudo, e quanto mais filtros atiras pior resposta a transientes a fonte terá e mais tempo demora o controlo de corrente a actuar.
O atraso de resposta da fonte penso que poderia ser resolvido como disse usando o regulador comutado como um pré-regulador seguido de um regulador LINEAR e o controlo final da tensão e da corrente ser directamente na saída do regulador LINEAR, nunca simulei mas penso que mesmo que tenha um inductor grande à entrada do regulador este ao "receber a ordem de corte da tensão por excesso de corrente" irá impedir a passagem de corrente do inductor para a saída da fonte certo?