Uma maneira simples e rápida de calcular fontes de alimentação. Esquema, descrição

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O método de cálculo direto aqui proposto permite determinar de forma rápida e fácil os parâmetros de uma fonte de alimentação CC simples e, em seguida, verificar o circuito finalizado com apenas um osciloscópio. Como as fórmulas de cálculo são baseadas no uso de valores medidos a partir da forma de onda da tensão de saída do circuito durante seu teste, não há necessidade de realizar cálculos intermediários.

O teste é ainda mais rápido porque a porcentagem de ondulação é determinada diretamente do nível máximo de tensão de saída CC e do valor de ondulação pico a pico da tensão de saída da fonte de alimentação.

Fig.1 (clique para ampliar)

Na fig. 1 mostra um circuito de uma fonte de alimentação simples e mostra o diagrama de tempo de sua tensão de saída, que neste caso também é igual à tensão através do capacitor. O nível de ondulação em porcentagem e o fator de ondulação ft podem ser determinados a partir da forma de onda da tensão de saída da seguinte forma:

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Além disso, como a variação da tensão de saída no intervalo de tempo entre os momentos tA e tB depende da constante de tempo determinada pela resistência do resistor de carga Rz e da capacitância do capacitor C, o valor da tensão de saída no tempo tb pode ser escrito como:

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Se dividirmos essa igualdade por E(pico), obtemos

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ou

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que pode ser reescrita como

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Se invertermos esta igualdade e encontrarmos o logaritmo natural de ambas as partes do último, obtemos

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A capacitância do capacitor C pode agora ser calculada pela fórmula

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Você também pode calcular a capacitância C dos valores conhecidos (ou desejados) de quantidades como a tensão de saída Eo, a corrente de carga Iz e o nível de ondulação ft. A partir do intervalo de tempo entre os pontos A e C, pode-se determinar a frequência de pulsação F:

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Como a borda de ataque da tensão de ondulação coincide com a senóide indicada pela linha pontilhada, o ângulo O será igual a

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O intervalo de tempo entre os pontos D e B é

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As equações 2 e 3 permitem calcular a capacitância do capacitor C de acordo com os valores dados das grandezas incluídas nelas

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Com um retificador de meia onda, a capacitância do capacitor C é expressa pela seguinte fórmula

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As fórmulas acima permitem determinar a capacitância de capacitores adicionais, como capacitores de filtros em forma de U, usando apenas reatâncias capacitivas, resistências ativas em série e fórmulas de cálculo do mesmo tipo de um divisor de tensão.

Um circuito típico de fonte de alimentação com estabilização de tensão de saída paralela é mostrado na fig. 2; ele usa um diodo zener para estabilizar a tensão de saída.

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Fig. 2

O gráfico mostra a forma de onda de tensão através do capacitor (Ec). A tensão de guarda, determinada pelo resistor em série Rs e pelo diodo zener, evita que a tensão no capacitor caia abaixo do nível de tensão de saída do circuito. O valor da tensão de guarda pode ser tomado igual a aproximadamente Vz/0,8, onde Vz é a tensão de estabilização do diodo zener. O valor máximo da tensão através do capacitor pode então ser escrito igual a

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A tensão de ondulação de saída será

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onde rz é a resistência interna do diodo zener para AC. A resistência do resistor em série Rs pode ser calculada a partir da fórmula

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onde Iz (min.) é o valor mínimo da corrente através do diodo zener, no qual o ponto de operação da fonte de energia está acima do ponto de inflexão da característica do diodo zener; este valor de corrente pode ser tomado igual a 0,2 Iz (nom.), onde Iz (nom.) é o valor nominal da corrente de operação do diodo zener. A partir do valor mínimo de 0,2Iz (nom.) e do valor máximo de 0,8Iz (nom.) da corrente do diodo zener, você pode determinar os requisitos para a potência dissipada pelo diodo zener Pz. É necessário que

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As fórmulas 1-8 permitem que você execute rapidamente um cálculo referente a uma fonte de alimentação econômica, e o cálculo pode ser verificado de forma rápida e fácil usando um osciloscópio convencional. A seleção de todos os diodos retificadores e do transformador de potência é realizada da maneira usual. Este método pode ser aplicado no cálculo de fontes de energia mais complexas.

Autor: O. J. Cogburn; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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