PROJETO DE UMA FONTE LINEAR (versão 2009/2)

Dados de entrada:

C o ^ C o ^ Vredenom 220 V f 60 Hz TA 30 Tj 150 Ondulacao 5 %

Ondulação de tensão permitida nos capacitores

Regulacao 10 %

Regulação do transformador

Δ 0,1

Variação na tensão da rede

Vo1 5 V Io1 1 A VD 1 V Vo2 5 - V Io2 1 - A

Reguladores de tensão:

U1 - regulador LM7805, 1A x 5V

U2 - regulador LM7905, 1A x 5V

C5 - capacitor eletrolítico de 1uF x 25V

C6 - capacitor eletrolítico de 1uF x 25V

C3 - capacitor eletrolítico de 1uF x 50V

C4 - capacitor eletrolítico de 1uF x 50V

Sinalização:

D5 e D6 - Leds convencionais de 2V x 20mA

R3 Vo1 2 - 20 10 3 - ^ * / R3 150 = Ω PR3 20 10 3 - ^ * ( 2 ^ R3 * PR3 0,06 = W

R3 e R4 - resistores de 150W x 1/8W

Tensões antes dos reguladores:

VC1_min Vo1 3 + VC1_min 8 = V VC2_min VC1_min VC2_min 8 = V VC1_max VC1_min VC1_min Ondulacao 100 / * + VC1_max 8,4 = V

Descarga dos capacitores eletrolíticos:

R1 47 10 3 ^ * Ω PR1 VC1_max ( 2 ^ R1 / PR1 0,0015 = W

R1 e R2 - resistores de 47kW x 1/8W

Escolha do transformador:

Vs_pk VC1_max VD + Vs_pk 9,4 = V

Considerando uma queda de 1V em cada diodo!

Vs_carga Vs_pk 1 Regulacao 100 / + ( * Vs_carga 10,34 = V Vs_min Vs_carga 1 Δ + ( * Vs_min 11,374 = V Vs_ef Vs_min 2 sqrt / Vs_ef 8,0426 = V Vs_ef 9 V

Transformador com tensão de saída de 9V + 9V

Falta determinar a potência do transformador!

Considera-se que o transformador terá tensão nominal na saída quando está com carga total.

Po1 Vo1 Io1 * Po1 5 = W Po2 Vo2 Io2 * Po2 5 = W Po Po1 Po2 + Po 10 = W Vs_max Vs_ef 1 Δ + ( * 2 sqrt * Vs_max 14,0007 = V VC_max Vs_max VD - VC_max 13,0007 = V VΔU1 VC_max Vo1 - VΔU1 8,0007 = V VΔU2 VC_max - Vo2 - VΔU2 8,0007 - = V PU1 VΔU1 Io1 * PU1 8,0007 = W PU2 VΔU2 Io2 * PU2 8,0007 = W PD VD Io1 2 / * 4 * PD 2 = W Pin PU1 PU2 + Po + PD + Pin 28,0014 = W η Po Pin / 100 * η 35,7125 = % Ps1 Po1 PU1 + PD 2 / + Ps1 14,0007 = W

Potência em um sec.

FP 0,6 Ss1 Ps1 FP / Ss1 23,3345 = VA Is1 Ss1 Vs_ef / Is1 2,5927 = A

Escolha dos capacitores:

C1 Po1 PU1 + 2 f * VC1_max 2 ^ VC1_min 2 ^ - ( * / C1 0,0165 = F C2 Po2 PU2 + 2 f * VC1_max 2 ^ VC1_min 2 ^ - ( * / C2 0,0165 = F C1 10 3 ^ * 16,5151 =

C1 e C2 - Capacitores eletrolíticos de 17mF x 50V

Escolha dos diodos:

ID1 Io1 2 / ID1 0,5 = A

D1 a D4 - Diodos para 0,5A x 50V, pode ser 1N4002 (1A x 100V)

Escolha dos dissipadores:

C o ^ W / Rjc 4

Para encapsulamento T0-3

C o ^ W / Rca 35 C o ^ W / Rjc 4

Para encapsulamento T0-220

C o ^ W / Rca 50 C o ^ W / Rcd 1 C o ^ W / Rja1 Tj TA - PU1 / Rja1 14,9987 = C o ^ W / Rja2 Tj TA - PU2 / Rja2 14,9987 = C o ^ W / Rda1 Rja1 Rcd - Rjc - Rda1 9,9987 = C o ^ W / Rda2 Rja2 Rcd - Rjc - Rda2 9,9987 =

Projeto do transformador:

Dados de entrada:

Bm 11300 G

Fluxo máximo para lâminas de ferro silício

A cm 2 ^ / d 4,5

Densidade de corrente

diso 0,003 cm

Espessura do isolante entre enrolamentos

Cálculos iniciais:

So 2 Ss1 *

Potência total no secundário

So 46,669 = VA n Vredenom Vs_ef /

Relação de transformação

n 24,4444 =

Estimativa da área do núcleo:

Snucleo So sqrt cm 2 ^ Snucleo 6,8315 = ac Snucleo sqrt ac 2,6137 = cm a 2,9 cm

Largura da perna central do núcleo

c 2,9 cm

Comprimento do núcleo

Cálculo da seção geométrica do núcleo:

cm 2 ^ Sg a c * Sg 8,41 =

Cálculo da seção magnética do núcleo:

cm 2 ^ Sm 0,9 Sg * Sm 7,569 =

Cálculo da potência do transformador:

S Sm 7,5 / ( 2 ^ 60 * VA

Cálculo do número de espiras:

Np 10 8 ^ Vredenom * 4,44 Bm * Sm * f * / Np 965,5428 = espiras Ns Np n / Ns 39,4995 = espiras

Derivação em Ns/2.

Cálculo das correntes (valores eficazes):

Ip S Vredenom / Ip 0,2778 = A Is Is1 Is 2,5927 = A

Escolha da seção dos condutores:

sp Ip d / 10 2 - ^ * sp 6,1726 10 4 - ^ * = cm 2 ^

Fio 29 AWG

ss Is d / 10 2 - ^ * cm 2 ^ ss 0,0058 =

Fio 19 AWG

Ω cm / cm 2 ^ ρ19 0,000353 A19 0,007794 Ω cm / cm 2 ^ ρ29 0,003587 A29 0,000872

Cálculo da resistência dos enrolamentos

lt 2 a * 2 c * + a π * 2 / + lt 16,1553 = cm Rp Np ρ29 * lt * Rp 55,9523 = Ω Rs Ns ρ19 * lt * Rs 0,2253 = Ω

Cálculo da indutância de dispersão dos enrolamentos:

Lp 0,4 Np 2 ^ * c / diso 2 / lt * 0,25 a * 3 / lt * + ( * 10 2 - ^ * Lp 5051,5463 = μH Ls 0,4 Ns 2 ^ * c / diso 2 / lt * 0,25 a * 3 / lt * + ( * 10 2 - ^ * Ls 8,454 = μH

Cálculo do fator de ocupação:

Fo 0,75 a 2 ^ * A29 Np ( * A19 Ns ( * + / Fo 5,4857 =

Necessidade de limitação da corrente de partida:

RTs Rs Rp n 2 ^ / + RTs 0,3189 = Ω Ipartida Vs_max VD - RTs / Ipartida 40,7677 = A

É um valor suportável pelos diodos da série 1N4002 (30 A durante meio ciclo).

Conferindo pela carga armazenada no capacitor:

ΔQ C ΔV * I Δt * Δt 0,7 1 2 f * / * Δt 0,0058 = s

Condução de parte do semiciclo da rede.

Ipartida C1 Vs_max VD - ( Δt / * Ipartida 36,8072 = A