Fonte de Alimentação Dual ±12 VDC a partir de 230 VCA – Diagrama de Circuito e Guia

Circuito Fonte de Alimentação Dual 230 VCA para ±12 VCC

Como o nome sugere, este circuito é projetado para converter a tensão da rede de cerca de 220V CA em duas tensões de +12V e -12V CC. A especialidade deste circuito é que obteremos ambas as tensões ao mesmo tempo.

Existem aplicações particulares onde um circuito requer tensão positiva e negativa da mesma magnitude ao mesmo tempo, é aí que o circuito de fonte dual entra. É necessário e essencial para o circuito funcionar e não danificar equipamentos onde fonte dual é requerida. Um circuito simples resolverá este problema, e aqui neste relatório, vamos projetar e construir um circuito de fonte dual.

Projetos Relacionados:

• Circuito de Interruptor de Luz de Banheiro Automático e Operação
• Campainha Automática com Detecção de Objeto por Arduino

Diagrama do Circuito Fonte Dual

Conecte os componentes exatamente como mostrado no diagrama abaixo para funcionamento adequado.

Materiais Necessários

1. Transformador com derivação central
2. Diodos de potência
3. Capacitores
4. CIs reguladores de tensão (IC7812 e 7912)
5. Chave seletora
6. Carga DC ou motor

Projetos Relacionados:

• Circuito Conversor 12V para 5V – Conversores Boost e Buck
• Circuito Pisca 24V Simples

Transformador

É um transformador de chassis de montagem geral. Tem enrolamento primário 240V e secundário com derivação central. O transformador atua como redutor de tensão, convertendo CA 240V para CC 12V.

Transformador é um dispositivo elétrico usado para regular tensões CA. Pode ser projetado para elevar ou reduzir tensão, daí a função reguladora. O funcionamento é simples: dois enrolamentos colocados próximos. Devido à corrente alternada, produzem campo magnético. A interação de indução mútua entre as bobinas permite transferência de potência. Este fluxo magnético variável induz força eletromotriz variável no enrolamento secundário. Um dos núcleos mais comuns para transformadores é aço silício de alta permeabilidade. Um diagrama esquemático do transformador é mostrado abaixo.

Posts Relacionados:

• Ideias de Projetos Finais de Eletrônica
• Ideias de Projetos de Engenharia Eletrônica para Estudantes
• Ideias de Mini Projetos de Eletrônica Simples e Básicos para Iniciantes

Diodo 1N4007

1N4007 é um diodo retificador de junção PN. Permite apenas fluxo de corrente elétrica em uma direção. Tem aplicações como diodo de roda livre, retificação geral de fontes de alimentação, inversores, conversores etc.

Pinagem do Diodo 1N4007
Pino Nº	Nome do Pino	Carga
1	Anodo	+Ve
2	Catodo	-Ve

O diagrama mostra o símbolo e a imagem real do 1N4007. O entendimento de qualquer componente de circuito elétrico melhora quando as características elétricas são conhecidas.

Características Elétricas do 1N4007
Parâmetro	Valores	Unidades
Tensão direta a 1.0 A	1.1	V
Corrente reversa a 25°C	5	uA
Capacitância total a 1.0 MHz	15	pF
Corrente reversa carga máxima a 75°	30	uA
Corrente direta média retificada	1	A
Tensão reversa repetitiva de pico	1000	V

As características do diodo 1N4007 são:

• Baixa corrente de fuga
• Baixa queda de tensão direta
• Alta capacidade de surto direto

Projetos Relacionados:

• Circuito Detetor de Velocidade de Carro – Funcionamento e Código Fonte
• Circuito Testador de Cabo e Fio

Este diodo tem muitas aplicações em sistemas embarcados, algumas das principais:

1. Conversores
2. Para fins de chaveamento em sistemas embarcados
3. Aplicações diodo de roda livre
4. Inversores
5. Retificação geral de fontes de alimentação
6. Para evitar corrente reversa e proteger microcontroladores como Arduino ou PIC.

CI Regulador de Tensão 7812

Dos dois tipos de reguladores, IC 7812 gera tensão positiva na saída em relação ao terra comum. Existe CI similar da família 78**, o 7912, com o qual geramos tensão negativa em relação ao terra comum.

Embora existam muitos tipos de encapsulamento (TO-3, TO-92, montagem superficial), o mais comum é TO-220. Há limite no valor de entrada para o CI funcionar corretamente.

A tensão de entrada aplicada ao CI deve ser maior que a tensão de saída estimada. Esse valor deve ser maior que 2.5V. Como há limite de tensão, há também limite de corrente, neste caso a corrente deve ser cerca de 1 ampere maior que a corrente de saída.

Vantagens do IC 7812

• 7812 não precisa de outro componente para balancear ou saturar sua saída.
• Possui recurso embutido para proteger contra surtos de alta corrente.
• Possui dissipador de calor embutido que evita superaquecimento e curto-circuito do circuito.

Projetos Relacionados:

• Sistema de Automação Residencial Inteligente – Circuito e Código Fonte
• Controlador de Temperatura de Ferro de Solda

Pinagem do IC 7812

O CI tem três pinos. O pino 'in' é entrada positiva. O pino 'out' é onde o CI gera saída positiva. Há também terceiro pino comum entre entrada e saída.

CI Regulador de Tensão 7912

Diferente do 7812, o 7912 restringe a tensão de saída a -12V constante, em vez de +12V. Dos reguladores de tensão negativa, o 7912 é o mais comum. IC 7912 é de grande série 79**. Por ter número 12 no final, é regulador que dá -12V na saída.

Muitas características são similares ao IC 7812. Algumas listadas abaixo:

• Tensão mínima de entrada cerca de -14.5 volts.
• Corrente de pico passável cerca de 2 A.
• Corrente média de saída até 1A.
• Mecanismos de segurança embutidos contra sobrecarga e curto-circuito.
• Similar ao 7812, o IC 7912 também vem apenas em encapsulamento TO-220.

Diagrama esquemático do CI indicando seus três pinos abaixo.

Algumas aplicações para este CI:

• Circuitos que requerem saída constante -12V, também como tensão de referência para circuitos analógicos e digitais.
• Como passa apenas certa corrente na saída, pode ser usado como limitador de corrente.
• Pode ser usado em combinação com regulador positivo para fazer circuitos de fonte dual.
• Por terem mecanismos inerentes para suportar sobretensão e curto-circuito, pode ser usado como circuito de proteção contra inversão de polaridade de saída.

Projetos Relacionados:

• Circuito Olho Eletrônico – Usando LDR e CI 4049 para Controle de Segurança
• Circuito de Luz de Emergência LED Automática

Funcionamento do Circuito Fonte Dual

O funcionamento pode ser explicado em quatro passos:

1. Converter alimentação 220V da rede em 12V CA usando transformador redutor adequado.

Como a entrada do nosso circuito virá da rede, primeiro precisamos reduzir a tensão a valor razoavelmente próximo da saída desejada. Neste caso, consideramos saída do transformador para reduzir a tensão a cerca de 12V.

O lado primário do transformador com derivação central é conectado à rede, e a saída do outro lado é cerca de 24V. Isso porque usamos transformador com derivação central. Este produz tensão de 24V quando medida nas extremidades do enrolamento secundário.

Mas cada terminal medido em relação à derivação central mostra tensão de 12V. E cada lado da derivação produz tensão do mesmo valor mas polaridade oposta. Assim, na primeira parte, produzimos duas tensões CA iguais em magnitude (12V) mas defasadas 180 graus.

2. Converter 12V CA em 12V CC usando retificador de ponte completa.

Os dois terminais externos que produzem 12V de polaridade oposta são conectados a circuito retificador de ponte, neste caso ponte completa. O retificador converte tensão CA em CC. É um circuito conversor feito de diodos.

Para este circuito de fonte dual, a ponte de diodos é feita com diodos de corrente nominal 6A e tensão nominal 400V. Valores escolhidos considerando que a entrada será da rede.

3. Filtrar as ondulações da saída do retificador.

Inerentemente, circuitos retificadores produzem ondulações na saída. Saída com ondulações não alimenta circuito adequadamente. Ondulações devem ser filtradas. Isso é feito usando capacitores como filtros. Valores dos capacitores usados: 2200µF e tensão nominal 25V. Produzirá tensão 12V CC com muito pouco ripple.

4. Regular a fonte de alimentação 12V CC.

As saídas dos capacitores não devem ser conectadas a circuito a ser alimentado. Porque capacitores estão carregados a 12V pois só conectados ao filtro. Assim que outro circuito é conectado, modificam e não dão saída adequada.

Para isso precisamos de regulador. Reguladores usados são 7812 e 7912. Estes produzem tensões CC de 12V com polaridades positiva e negativa.

Aplicações do Circuito Fonte Dual

• Amplificadores operacionais precisam de duas fontes, uma positiva e outra negativa. Circuito com amp-op pode ser alimentado usando fonte dual.
• Quando motores CC são usados como carga, funcionam em cada polaridade metade do tempo. Para simular comportamento similar, fonte dual pode ser usada.