As fontes de alimentação são aplicadas na maioria dos dispositivos que utilizamos na atualidade, como, por
exemplo, smartphones, computadores, televisores, equipamentos médicos, aviônica, dentre outros
exemplos, em que há recursos computacionais envolvidos e eletrônica embarcada.
As fontes de alimentação têm um papel fundamental na eficiência energética, além de alimentar os circuitos
dos dispositivos, fornecendo, basicamente, duas classificações:
– Lineares.
– Chaveadas em alta frequência.
As fontes de alimentação lineares são aquelas caracterizadas pelo uso de um transformador no estágio de
entrada, em que a tensão da rede é convertida pelo transformador de acordo com a necessidade, podendo
os transformadores apresentar tensões maiores, menores ou iguais à tensão da rede de alimentação. Uma
característica desse tipo de fonte é a operação em baixa frequência (60 Hz no Brasil) e as dimensões
elevadas, além de sua massa, uma vez que, quando utilizamos transformador de baixa frequência, temos o
agravante de volume, peso, aquecimento e baixa eficiência, dadas as características dos materiais envolvidos
na fabricação do transformador, o qual opera com seu limite de frequência próximo a 60 Hz.
Um ponto positivo das fontes lineares é a sua robustez, dado que seus componentes suportam elevado
regime de serviço, absorvendo picos de corrente da carga sem danos instantâneos aos seus elementos, além
de utilizarem transformador que isola os potenciais de entrada dos potenciais de saída, possibilitando maior
segurança para manutenção e operação.
As fontes de alimentação chaveadas possuem gabinetes menores e mais leves, se comparadas às fontes
lineares, além de serem compostas por circuitos que operam em altas frequências, na ordem dos 100 kHz.
Essa tecnologia de fonte conecta os circuitos diretamente à rede elétrica sem transformador para isolação.
A maioria das fontes de alimentação chaveadas possui controle em malha fechada, com compensação em
frequência, permitindo que a tensão e a corrente presentes na saída da fonte sejam monitoradas na entrada
do conversor CC-CC (Corrente Contínua-Corrente Contínua) e, com isso, possa haver controle de sua
intensidade por meio de um controlador com modulação por largura de pulso (PWM). As topologias mais
utilizadas nas fontes chaveadas são flyback, full-bridge, boost, forward, dentre outros.
Algumas fontes chaveadas possuem controle de fator de potência, que infere diretamente sobre a eficiência
energética, do equipamento, podendo apresentar rendimento de até 99%, isso graças a um conversor
elevador boost localizado nos estágios de entrada dela. Como exemplo, o circuito integrado UC3854BN, que
é dedicado a controlar o conversor boost com correção de fator de potência. Já os conversores flyback
contam com uma vasta gama de controladores, como, por exemplo, os circuitos integrados das famílias
SG1842, SG2842 ou SG3842, além dos circuitos integrados da família TOP104 e seus afins.
Uma característica marcante que permite a fabricação de fontes de alimentação chaveadas em pequenas
dimensões, como, por exemplo, os carregadores de baterias dos modernos smartphones, é a utilização de
altas frequências e, consequentemente, transformadores de ferrite, que permitem a operação em
frequências elevadas.
Para esta atividade MAPA, você, estudante, deverá apresentar o dimensionamento de uma fonte de
alimentação para bancada com as seguintes especificações:
Corrente máxima na saída = I : 2 A
Tensão regulada (estágio com regulador Zener) na saída: 12 Vcc (considerar o diodo Zener BZT03C12, com
50 mA de corrente de teste)
Estágio Retificador: em ponte (utilizar quatro diodos MUR460)
Filtro com capacitor de 4700 µF (microfarads)
Tensão RMS de entrada do transformador: 127 V e 220 V com chave seletora manual
Relação de transformação do transformador: 10:1, com variação admissível de 10%
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29/03/2023, 10:07 Unicesumar – Ensino a Distância
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Frequência de entrada: 60 Hz
1. Apresente o circuito da fonte, incluindo a fonte de corrente alternada que corresponde ao secundário do
transformador, o estágio de retificação, o filtro, a regulação e a carga.
2. Apresente, em um único gráfico ou separadamente, as formas de onda:
Tensão de entrada (secundário do transformador), com eixos de tensão e tempo devidamente graduados de
acordo com os valores dos cálculos.
Tensão em corrente contínua no estágio de filtro, com eixos de tensão e tempo devidamente graduados de
acordo com os valores dos cálculos.
Tensão de saída (sobre a carga), com eixos de tensão e tempo devidamente graduados de acordo com os
valores dos cálculos.
Corrente no diodo Zener, com eixos de corrente e tempo devidamente graduados de acordo com os valores
dos cálculos.
3. Calcule e demonstre os cálculos das seguintes variáveis:
Tensão RMS (tensão eficaz) no secundário do transformador.
Tensão de pico no secundário do transformador.
Tensão média no secundário do transformador.
Tensão RMS mínima no secundário do transformador.
Tensão RMS máxima no secundário do transformador.
Corrente máxima no secundário do transformador.
Tensão RMS máxima no secundário do transformador.
Tensão de ondulação de pico a pico.
Mínima tensão de entrada admissível.
Dimensionamento do diodo Zener.
Cálculo do resistor em série (resistência e potência).