Fonte de Alimentação Regulada em Tensão e Freqüência
XI Salão de
Iniciação Científica
PUCRS
Bolsista Karion Guerra1, Karina de Oliveira Alves1 , João Carlos Pinheiro Beck1 (orientador)
1
Faculdade de Engenharia, PUCRS
Resumo
O presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma fonte de alimentação
regulada em tensão e freqüência para a realização de práticas laboratoriais.
Introdução
A fonte regulada é de extrema importância didática para a realização das práticas
laboratoriais, devido à necessidade de uma fonte fornecedora de energia para alimentar as
montagens e ensaios de circuitos eletrônicos. Já existe uma fonte de alimentação para está
necessidade do laboratório, porém devido há maus funcionamentos principalmente na fonte
de sinais de freqüência e amplitude variáveis, ficou evidente a importância de desenvolver
uma nova fonte de alimentação.
Ao se projetar fontes de alimentação deve-se lembrar dos vários fatores e
características que englobam não só a utilização destas, mas também seu funcionamento.
Como características de utilização a fonte deve possuir: estabilidade, imunidade a ruído,
proteções, etc. Em relação ao funcionamento, deve-se avaliar à dissipação de calor, espaço
consumido na placa, fornecimento de uma tensão contínua sempre fixa, para qualquer valor
de carga que vai ser alimentada, entre outros.
Metodologia
A fonte de alimentação já existente possui tensões DC de ±15V, ±12V, ±5V, tensão
variável e aterramento, e uma fonte de sinais de freqüência e amplitude ajustáveis. Assim, a
fim de operar adequadamente aos seus propósitos, o desenvolvimento da nova fonte de
alimentação regulada será dividido em duas partes: fonte regulada DC e fonte regulada de
sinais. Estabelecendo as seguintes especificações de projeto em cada parte:
- Fonte regulada DC: tensões necessárias: ±15V, ±12V, ±5V, tensão variável e terra;
proteção contra curto circuito; utilização de fusível; e utilização de dissipador.
- Fonte regulada de sinais (senoidal, quadrada e triangular): freqüências de 5Hz,
500Hz, 1kHz, 10kHz, 100kHz, 1MHz; filtro na saída; e função de clock de 0 a 5V.
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Para solucionar o problema de curto-circuito, que acontecem por distrações ocasionais
dos alunos, foi adicionado dois diodos a cada regulador de tensão para protegê-lo. A fim de
de evitar as possíveis variações na tensão regulada devido a altas impedâncias, aplicou-se
seguidores de tensão para cada tensão especificada. A fonte regulada de tensão variável
funciona devidamente, não sofrendo nenhuma nova mudança.
Figura 1 Fontes fixas reguladas com proteção contra curto-circuito.
Os reguladores de tensão necessitam que a tensão de entrada seja maior que a tensão
regulada, a tensão excedente é dissipada por convecção. Analisando o circuito quanto a
utilização de dissipadores para auxiliar na dissipação da tensão comentada, observou-se que
os reguladores de ±15V devem dissipar aproximadamente 9V. Já os reguladores de ±12V
necessitam dissipar 3V e os reguladores de ±5V têm que dissipar 7V, logo não é necessário
dissipadores para os reguladores de ±12V e, para os outros reguladores, a utilização de
pequenos dissipadores, comumente utilizados no laboratório, resolverá o problema.
O oscilador em ponte de Wien é constituído por um amplificador e uma rede de
realimentação positiva seletiva em freqüência. Estes osciladores são usados sempre que se
deseje um gerador de senóides puras, isto é senóides com distorções muito reduzidas, em
baixas ou médias freqüências. Através das seguintes expressões é possível encontrar os
componentes necessários para cada freqüência ( f 0 ) anteriormente especificada:
f0 
1
2RC
(1)
Os valores das resistências P1, P2 e R3 determinam a amplitude. A condição a seguir é
necessária para que se obtenha uma onda senoidal perfeita.
P 2 // P1 

V 0  1 
.V A
R3 


V0
3
VA
(2)
Tabela I Valores Calculados para Cada Freqüência.
Freqüência (Hz)
5
1k
10k
100k
1M
R (Ω)
820
16k
1,5k
3,3k
330
C (F)
100µ
10n
10n
470p
470p
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O integrador prático é responsável por gerar um sinal com formato triangular
utilizando um sinal de onda quadrada.
Figura 2 Esquemático da Fonte de Sinais no OrCAD.
A função clock será acionada por uma chave de duas posições, que quando ligada
recebera o sinal da onda quadrada e, através de dois diodos zenner, a tensão de saída terá seu
limite superior em 5V e o inferior a 0V.
Discussão
A fonte regulada DC está funcionando adequadamente conforme o planejado e
descrito no projeto. Para completar integralmente o projeto é fundamental ainda efetuar o
dimensionamento da fonte de sinais. Após a obtenção de uma solução mais prática e usual do
dimensionamento da fonte de sinais, acredita-se que a nova fonte de alimentação satisfará
muito bem as necessidades do LIMM.
Figura 3 Montagem da fonte DC.
Conclusão
Os problemas encontrados na antiga fonte que era utilizada já foram solucionados e
testados. Portanto, o controle, a estabilidade, a imunidade ao ruído e a regulagem da tensão da
nova fonte, são características operacionais que estão em pleno funcionamento. A fonte DC
apresenta uma grande vantagem, o fato de poder ser utilizada separadamente.
Referências
Sedra, Adel S.. Microeletrônica. 4. ed. São Paulo : Makron Books, 2005.
Alexander, Charles K.. Fundamentos de circuitos elétricos. Porto Alegre : Bookman, 2003.
Rashid, Muhammad H.. Introduction to PSpice using OrCAD for circuits and electronics. 3. ed. Upper
Saddle River : Prentice Hall, 2004.
Pertence Jr, Antonio. Amplificadores operacionais e filtros ativos : teoria, projetos, aplicações e
laboratório. 6. ed. Porto Alegre : Bookman, 2003.
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