PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD

FONTE DE ALIMENTAÇÃO CAPACITIVA

CURITIBA 2012

Quando é conectado um capacitor em corrente alternada, sua carga e descarga representam uma corrente média (Deslocamento de cargas) , que depende tanto do valor deste capacitor como também da frequência, conforme mostra a fórmula abaixo:

Onde:Xc - reatância capacitiva em ohmsΠ = 3,14F é a frequência em HertzC é a capacitância do capacitor em Farads

O capacitor se comporta, a grosso modo, como um ''resistor'' e pode adquirir o comportamento de um redutor de tensão, quando ligado em série com uma carga. Comparativamente, o resistor dissipa uma potência, dada pela sua resistência multiplicada pelo quadrado da corrente (P = RxI2), o capacitor não tem efeito Joule. A figura 1 mostra um exemplo de uma fonte a capacitor de meia onda.

Figura 1 – Circuito básico de uma fonte sem transformador.

Na figura 1, o capacitor determina a corrente na carga de acordo com seu valor. Sua reatância deve ser tal que provoque a queda de tensão desejada com a corrente drenada pela carga, de acordo com a frequência da rede e sua tensão. Para calcular, verificar divisor capacitivo mostrado na figura 2.

Figura 2 - Divisor capacitivo

A tensão na carga é muito menor do que a tensão de entrada, pode ser considerada uma queda de tensão de 110 V ou 220 V no capacitor, este deve ter uma reatância capacitiva tal que resulte na corrente desejada, por exemplo 20 mA ou 0,02 A:

Assim

Vent – 110 VI = 0,02 A (20 mA)F = 60 HzC = ?

A impedância (Z) para 110 V, com uma corrente de 0,02 A é:

Z = Vent/I

Z = 110/0,02 = 5 500 Ohms

Assim Xc:

Para os valores calculados temos:

5 500 = 1/(2 x 3,14 x 60 x C)

Portanto:

1/C = 2 x 3,14 x 60 x 5 500C = 1/(2 072 400)C = 0,000 000 482 FaradsC = 0,482 uF = 482 nF

Deve ser usado um capacitor de poliéster com tensão 50% maior que o valor de pico da tensão de entrada, ou 240 V X 1,41 x 1,5 = 507 V, que resulta num capacitor de valor comercial de 630 V. Para o capacitor de filtro, basta utilizar um valor suficiente para se ter um ripple reduzido (seguindo o projeto da fonte estabilizada feito na avaliação do primeiro

bimestre). Existe uma regra prática que diz que para baixas tensões, a filtragem é de 1000 uF para cada ampère.

A fonte sem Transformador (3 a 12 V x 20 mA), pode operar tanto na rede de 110 V como 220 V com uma corrente de até 20 mA. A tensão de saída depende do diodo zener usado, 3 V e 12 V. Tensões menores podem ser obtidas com uma referência formada por diodos comuns, conforme mostra a figura 3.

Figura 3 – Regulagem de baixas tensões pode ser obtida com o uso de diodos comuns.

Cada diodo fornece ~ 0,6 V, para 2,4 V basta usar 4 diodos em série. Um LED, por exemplo, 1,6 V para os tipos vermelhos. Para os tipos amarelos e verdes a referência será de 1,8 V e 2,1 V conforme mostra a figura 4.

Figura 4 – LEDs podem ser utilizados como reguladores de baixa tensão.

Figura 5 - Diagrama completo da fonte sem transformador com retificação por onda completa.

Exemplo de PCI para a fonte na figura 6:

Figura 8 – Montagem em placa de circuito impresso.