segunda-feira, 8 de maio de 2017

Tutorial de montagem Fonte Ajustável 30V 5 Amper MOSFET

A proposta dessa fonte ajustável é entregar um tensão limpa e regulada na saída com algo entorno de 1% de instabilidade ou menos, tendo um ajuste de corrente e  limitação de corrente, bem próximo dos modelos de bancada com estas funções, a placa pode ser adquirida em nossa loja clicando comprar placa AQUI.

As funções de CV e CC geralmente são agregado circuito complementares, que visa proteção e segurança ao operador do equipamento na bancada, neste circuito lançamos mão de alguns arranjos que garante os ajustes e proteções necessárias ao bom funcionamento, desde que observados alguns pontos importantes para que o resultado seja o mais próximo possível da sequencia de montagem abaixo. (clique nas imagens para aumentar)

Nova placa, exemplo de como montar.


Comece inserindo os jumpers, JP1, JP2 e JP3, U1 LM324, o TL431, 78L06 e o BC546, atente a posição correta deles.


Em seguida o diodo zener de 13V e o de 15V, lembrando que se a tensão de entrada for menor que 20Vac, este de 15V devera ser substituído por um jumper de fio.


Capacitores cerâmicos de 100nF, eletrolíticos pequenos, conectores, terminais e o trimpot multivoltas de 10k do ajuste máximo de saída.


Neste exemplo irei optar por instalar a placa paralela ao dissipador, usando espaçador de 10mm de nylon.


O furo da placa é de 4mm e no dissipador 4.5mm para os fixadores, os furos dos transistores e ponte será de 2,7mm, os terminais deverão ser dobrados em 90 graus na mesma altura dos espaçadores.


O suficiente para soldar por baixo, fixei rapidamente os parafusos, apenas para alinhar na posição correta, soldando 2 terminais de cada componente o suficiente para que não saia do lugar.


Usei uma ponte de 10A, por ter um furo de fixação, mas nada impede de utilizar a sugerida de 5A normal, assim como montar a placa em outra posição.


Soltando os parafusos e espaçadores, basta pressionar as travas com auxilio de um alicate de bico e puxar.


Enfim é soldar o que falta e refazer as soldas que foram feitas para apenas alinhar no lugar.


Restante dos componentes soldados e alinhados, foi só conferir as soldas e começar parte da limpeza. Vale ressaltar que nos testes finais utilizei para P1 o valor de 1k, com isso o valor de R1 subiu para 22k.


É tambem 10k para P2 controle de tensão, caso precise pode-se utilizar um potenciometro multivoltas ou intercalar em série com com P2 outro de 1K, para o ajuste fino, deverá ser ligado no fio, já que nesta nova placa, ele deu lugar ao segundo capacitor de filtro.


Tudo especionado e testado, ajusta-se o trimpot multivoltas para a tensão nominal rms do transformador -2V, no meu caso o transformador 32Vac, o ajuste máximo de saída é de 30V. Isso garante o máximo de estabilidade, já que este máximo está dentro do que o transformador realmente entrega.


Para os testes utilizei uma carga resistiva de 5 Ohms por 250W dentro da água para refrigerar. O ajuste máximo de corrente pode ser ajustado, colocando um trimpot de 25k no lugar de R1, girar P1 e P2 todos para a direita, intercalar um multimetro na escala de 10A DC, em serie com uma carga de 5 ohm na saída da fonte.

O led vermelho deverá estar aceso e uma indicação de corrente no multimetro, ajuste o trimpot, em R1, ate que o led vermelho se apague e acenda o verde, nesse ponto será o máximo de corrente que há no circuito, solte o trimpot e meça sua resistência e com este valor em mãos busque um resistor fixo de mesmo valor ou próximo a ele abaixo e solde no lugar do R1.

 Nem sempre um transformador de 5A, tem realmente essa corrente, essa perda somada, a resistência da ponte e aos rds dos mosfet, poder a encontrar na saída da fonte algo entorno de uns 4,5A rms.

Fim. 

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As informações abaixo ficaram anexadas aqui apenas para consulta, não farei mais desta placa antiga.


Iniciando a montagem, tenha todos os componentes e ferramentas necessárias a montagem, pré forme os terminais dos componentes, para que facilitem sua inserção nos furos da PCI, comece pelos jumpers e diodos zeners, jumpers são feitos de fio rígido 0,5mm ou até mesmo sobra dos terminais dos diodos, diodos de 13V para a fonte auxiliar de 12V (12,4V) e o da fonte de 5V do sistema, o diodo é intercalado em série com o regulador 78L05 para que a faixa de tensão do regulador fique dentro da permitida pelo fabricante do componente, máxima de 28V, se utilizar uma tensão AC de entrada menor que a indicada, e esteja entre 20Vac e 22Vac, substituir o zener D3 por um jumper de fio. Essa tensão de 5V será utilizada pelo circuito amplificador de tensão, amplificador de corrente, tensão de referencia dos ajustes, assim como a alimentação do CI operacional que empregamos no circuito da fonte.

Resistores de 1/8W, resistor Shunt, Trimpot, e capacitores pequenos, não há a necessidade de componentes de precisão neste circuito, uma vez que nenhuma tensão e ou corrente será fixa, pois atuaremos externamente controlando tanto a tensão como a corrente, o trimpot de 10K, deverá estar como vem do fabricante, ajustado seu cursor no meio e nunca todo para qualquer um dos lados, montado como esta na foto acima, girando-o em sentido anti-horário aumenta-se a tensão máxima que teremos na saída da fonte, quando atuarmos no potenciômetro de tensão, recomenda-se que esse ajuste esteja 2,0V abaixo da tensão nominal AC do transformador, exemplo 32VAC, ajustamos a saída máxima em 30V DC, notem que esta topologia de fonte ajustável ignora a tensão de pico da tensão retificada e ainda desconta a tensão perdida nos semicondutores, com isso teremos quase 100% de potencia prometida na saída.


Circuito integrado LM324, regulador 78L05, TL431 e BC546 na foto da esquerda e conectores de entrada, saída, conectores KK, da fonte auxiliar de 12V e saída de tensão para medição, do voltímetro e amperímetro, pode ser utilizado qualquer medidor que trabalhe com uma alimentação de 12V e tenha sensibilidade de 5A e fundo de escala minimo de 30V.


Ponte retificadora, transistor NPN da fonte de 12V auxiliar, e MOSFET reguladores, nesta etapa utilizamos o IRF540N ou qualquer outro que tenha uma tensão de trabalho acima da tensão DC máxima de entrada, e com RDS mais baixo possível, mesmo IRF740N funcionam muito bem para este propósito, o dissipador em questão junto ao cooler, são peças chaves para a garantia de funcionamento, dissipador com nó minimo uma área de 120cm² e o cooler de 12V refrigerando o mesmo, os potenciômetros de ajuste, montamos na placa para teste de funcionamento d aplaca, porém aconselhamos que sejam fixados através de fios, para que possam ser fixados no painel do gabinete quando finalizada a fonte, o capacitor tanque DC está dimensionado em 940uF para cada ampere, mas como a fonte não leva em consideração a tensão de pico, poderíamos utilizar até a metade que a eficiência do circuito seria a mesma no final. e como o valor deste componente, em relação ao valor capacidade, vale o custo desta capacidade. Nesta etapa também fixamos os leds indicadores do CC e CV que deverão ser instalados no painel próximo ao potenciômetro de corrente led vermelho e potenciômetro de tensão led verde.


Neste ponto da montagem, verificamos as soldas e a posição dos componentes, afim de encontrar algum erro que passou desapercebido na sequencia, e só depois instalamos o dissipador de calor.

Nota: o jumper JP3 fica sob o dissipador, pode-se montá-lo, deixando um espaço entre a placa para que não encoste no jumper, ou abrir um vão no dissipador, um pouco maior que o comprimento do jumper com uns 2mm de profundidade, essa abertura poderá ser feita com lima ou disco de corte.

Dissipador este que tem o código NT007-65 facilmente encontrado em lojas pela internet. Notem na foto a direita que a ponte retificadora também deverá ser encostada no dissipador, pois é um ponto que aquece muito neste circuito, assim com os Mosfet, também é preciso que estejam isolados do dissipador, pois seus terminais do centro estão ligados diretamente ao +vcc da fonte retificada de entrada afinal ninguém quer provocar um curto circuito no final da montagem e perder todo o trabalho feito até aqui.

Considerações finais sobre esta montagem;

- O aquecimento da ponte retificadora e dos IRF utilizados é alto, porque o tempo todo estão sob o regime do máximo da tensão DC retificada de entrada, o circuito OCP* foi sacrificado em pro do custo.

*O circuito OCP é responsável pelo chaveamento de tensão AC de entrada de acordo com a tensão de saída ajustada, proteção contra curto na saída etc. este manejamento da tensão de entrada, reduz a tensão sobre os reguladores em série, quando não utilizada a máxima potencia da fonte, que consequentemente reduz o calor dissipado e trazem os reguladores para a faixa de operação segura, (ver gráfico SOA no datasheet do componente) evitando que queimem facilmente e até permitam extrapolar, fechando curto circuito na saída para o ajuste de corrente, sem este circuito agregado a fonte ajustável, não existirá esta opção de ajustar a corrente de saída e nem proteção 100% contra curto circuito. Este circuito dobra o custo da fonte, além de exigir um transformador especial com múltiplas derivações de tensão.

- Transformador a ser utilizado 32V AC por 5 amperes. Porém respeitando a tensão necessária ao funcionamento do regulador de 5V do sistema (15V zener + 5V 78L05 + queda de tensão do semi condutor + faixa de tensão para a regulagem sugerida pelo fabricante), que é de 25V DC de entrada minimo e máxima de 45V DC, no ponto (+) da ponte retificadora.

O mínimo de AC de entrada, aceitável é de 25VAC, transformador de 2 fios no secundário (uma ponte retificadora ocupa menos espaço na placa - corte de custos) o timpot de ajuste de saída deverá ser ajustado para 23V ou 22V caso venha a utilizar um transformador de 24VAC. A fonte funcionará com todas suas funções, atuando de 0V á 23V, e corrente de 0A á 5A.

Observação a quem for montar.

- A placa fornecida pela loja, segue com diagrama, lista de componentes.

- Detalhes de ligação do transformador a placa, identificação de posição e terminais de componentes, não estão descriminados, motivos pelos quais estas informações serem básicas e cotidianas a quem já tem alguma experiência com eletrônica.

- O valores dos componentes devem ser seguidos a risca nesta montagem.

- Se não tiver um transformador que se enquadre nos exemplos citados, que podem ser utilizados, não compre a placa e ou inicie a montagem, aconselho a providenciar um transformador adequado.


- Não faça ligações fora do especificado e ou porque você acha que está fazendo o melhor, a placa foi desenvolvida para montar como esta na sequencia acima das fotos, qualquer discrepância na montagem é por conta e risco do montador.

- Não ligue e ou teste a placa sem dissipador, o calor dissipado pela ponte retificadora e mosfet são altos a ponto de causar queimaduras e bolhas se tocado, sem dissipador não ligue a fonte.
- Proteção contra curto circuito, ao ter um valor resistivo baixo na saída, o amplificador de erro do controle de corrente vai derrubar a tensão de saída e acender o led vermelho, indicando que a tensão está baixa na saída, isso não protege contra curto circuito, pois mesmo tendo uma tensão baixa, o mosfets ainda estarão segurando a corrente da fonte e dissipando calor, o mesmo acontecerá quando curto circuitar a saída, portanto cuidado com curto circuito acidental.

Prova e uso:
Fontes sem controle OCP não podem ajustar a corrente fechando curto e mostrando no display. Mas há várias formas de se ajustar a corrente.

Modo 1:
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- Ajuste a tensão.

- Potenciômetro de corrente fechado.

- Conecte a carga e ajuste a corrente até o led CC apagar.
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Modo 2:
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- Fazendo a marcação no deslocamento do potenciômetro, com a ajuda de um multímetro em série na função amperímetro e uma carga conhecida, ir marcando os valores ao redor do knob de ajuste.
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O controle de corrente atuará não deixando a tensão subir, de acordo com o valor da carga, isso pode ser observado atuando o sobre o controle de tensão, lei de Ohm.



Problemas diversos de não funcionar;

- CI LM324 danificado e ou falsificado

- Curto circuito entre trilhas na placa.

- Falta ou erro nas ligações dos potenciômetros a placa

- Tensão AC mínima, abaixo da indicada, 20 ou 22V  (trocar zener de 15V por jumper)



                                   Galeria de fotos das montagens realizadas pelos amigos.

José ******* do Nascimento 




34 comentários:

  1. Marcio estou pensando em montar uma para testar placas que tenham alto consumo devido a fuga em capacitores ,etc, ja uso a da bancada que montei com uma placa adquirida na sua loja e funciona 100% até hoje, mas não tem controle de corrente e fico com receio de uma hora dessas "derreter" trilhas de alguma placa, que me diz ?

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    1. Este modelo de circuito trabalha com o controle e limite de corrente, uma vez ajustado a corrente, a tensão não passa acima, e se a carga estiver baixa ou entrar em curto o limite de corrente atua e acende o led indicador.

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  2. Bom dia amigo, as placas para a fonte ainda estão disponíveis para venda, tem tb ela montada ou kit com as peças?

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    1. Olá, no momento temos somente as placas lias sem os componentes, os mesmo são comuns e pode ser encontrado em qualquer loja que venda componentes básicos.

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  3. Bom dia amigo, estou aguardando a sua placa do sinclair, tb preciso montar uma fonte para bancada simétrica de 0v a 25v ou 30v acima de 5A ajustável, teria algum projeto para venda?

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  4. Marcio olá tudo bem? eu consigo chegar a 30v nesta fonte mesmo com um transformador de 12+12v/ 5A?

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    1. Olá, Billy; Se for utilizar em série 12+12V para formar 24V, a corrente será de 2,5A e tensão retificada de 24Vac* 1,414 = 33,936Vdc.
      Mas essa tensão de pico depois da retificação, não compreende toda a corrente de entrada da fonte, a potência será a nominal do transformador, poderá ajustar a saída em 30V, mas a corrente de saída será uma curva em declínio a zero de correntem pouco amperes com essa tensão de pico.
      24V - 2V = 22V rms do transformador em série com 2,5A. Resumindo quando puxar o máximo de corrente, o máximo de saída da fonte será de 22V por 2,5A e não os 30V que ajustou de saída.

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  5. Bom dia, existe alguma forma de proteger a saída contra curto circuito?

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    1. Não há a necessidade de proteção contra curto circuito neste circuito.

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  6. Olá Marcio, o que você sugere que eu monte a fonte com este transformador ou troque por um de 15+15v/5A?
    Lembrando que quero montar esta fonte para trabalhar com placas de notebook.

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    1. Atente que transformadores com dois secundários, a se usar em série para aumentar a tensão, a corrente final será a de cada secundário, ou seja 2,5A.

      Tratando-se de uso com notebooks seria de 4A, assim consiga um transformador de um secundário apenas, de 24V á 32V por 5A.

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  7. amigo vc vende esse gabinete para monta essa fonte ou onde eu posso encontrá-lo sou daqui de sáo paulo

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  8. Não vendo o gabinete da fonte, as fotos são cortesia de um amigo que comprou a placa e montou, a recomendação é comprar essas fontes e ou outro aparelho que for, para se aproveitar o gabinete, geralmente encontra-se com facilidade em ferro velho e ou compradores de sucata.

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  9. márcio boa tarde eu só vou ti fazer uma pergunta montei minha fonte blz ficou legal com trafo 0-32 so que eu regulo ela em trinta volts na saída dc funciona máximo 3 minutos i entra em curto o regulador de 5 volts 78l05 se vc poder mi ajuda eu ti agradeço obrigado

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    1. O regulador de 78L05 trabalha no máximo com 27V, em série com a entrada dele tem que ter o zener especificado no circuito de 15V, veja se ele não esta invertido, o zener vai reduzir a tensão de entrada para 15V sob o regulador de 5V e não vai queimar. Pode ser utilizado também o regulador 78L06.

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    2. obrigado pela atenção márcio valeu um abraço erenildo

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  10. Uma dúvida: como posso isolar o fio de jumper JP3 do dissipador? Fita isolante líquida ou simplesmente não encostar o dissipador na placa?

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    1. Olá, marque no dissipador o local do jumper e com uma lima ou disco de corte, abra um espaço um pouco mais largo que o comprimento do jumper, com uns 2mm de profundidade, assim poderá encostar o dissipador na placa, e o jumper ficar dentro desse vão sob o dissipador, aqui faço com a dremel, fica imperceptível depois de montado.

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  11. Marcio, Boa Noite, Posso utilizar capacitores um pouco mair que o indicado, Por exemplo o de 4700uf x50v por 6800uf X50v e um de 220uF x10v para 440uf x 10v, Tambem não achei o RS507 5A e tenho aqui o KBU10D 10a, posso usar? Grato

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  12. Olá, sim pode ser utilizado estes valores, desde que fisicamente caibam na placa, o capacitor de 220uF por 10V, costumo utilizar os de 470uF 10V.

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  13. Amigo posso dá curto nessa fonte ou ela não tolera esse tipo de coisa rsrsr.

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    1. Sem circuito de temperatura, transformador com derivações e circuito OCP, nenhuma fonte é indicada para fechar curto em sua saída, o proposto para essa placa é o baixo custo e a utilização de transformador simples e componentes corriqueiros.

      Ao curto circuitar a saída os fets iram transformar toda a corrente em calor, se a refrigeração for boa continuará dissipando o calor, caso contrario em alguns minutos o dissipador atingirá o limite dos mosfet e vão queimar.

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  14. Respostas
    1. Boa tarde, foi envidado uma cartela e dentro tem a placa, e folheto impresso com lista de material e o encarte da loja, desenho da placa e diagrama elétrico, tudo é enviado junto a placa.

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  15. Boa noite,com essa placa eu consigo montar uma fonte para testar aparelhos celulares e reativar baterias de celular?

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  16. Se usar um transformador de 42v o que devo mudar?
    Só o Zener para o 7805?

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  17. Bom dia, o máximo permitido pelo circuito e 32VAC.

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  18. Olá, posso utilizar esta fonte em eletrolise.

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    1. Quais são as características do processo que esta utilizando, corrente, tensão, resistência da solução, temperatura, manda estes dados para o email marciovirtuatec@gmail.com que comparo os dados técnicos.

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  19. olá uma duvida se u comprar uma fonte de 24v 20A consigo colocar essa placa reguladora para ter um fonte variavel

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  20. Pela tensão sim, agora a corrente é muito, em caso de curto, mesmo os reguladores suportando um pico maior que 5A, vai estourar todo o caminho de corrente alta da placa.

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  21. Para montar uma fonte simétrica é do colocar outra placa,pois eu estou com um transformador 30+30 queria separar seus Center tap e usar um para cada plca.

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    1. Sim, é só isolar os enrolamentos do secundário, em alguns transformadores é possível acessar a emenda dos fios que forma o tap central e separá-los criando dois enrolamentos independentes um para cada placa da fonte, a simetria é feita na saída, ligando o positivo de uma ao GND da outra formando o 0V.

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