Passo-a-passo da montagem: Kit P/ Montar Fonte Ajustável 30V / 3A com ajuste de CV e CC

Esta é a sequencia da montagem da fonte ajustável com controle de corrente constante e tensão constante, as funções de fonte de bancada profissional CV e CC. E adicionei de quebra uma ideia para se fazer a caixa e ter um equipamento feito por completo, vejam a seguir a sequencia abaixo.

O kit básico é composto de todos os componentes para a montagem da placa, devido ao peso e problemas de envio pelos correios, foi retirado o dissipador do kit, com isso houve redução no valor, logo abaixo darei exemplos da montagem e poderão ver que qualquer dissipador pequeno servirá ao propósito.

A placa enviada no kit é em FIBRA DE VIDRO e as fotos a seguir é a do meu protótipo que fora feito em Fenolite, o funcionamento é o mesmo.
A imagem da esquerda mostra os capacitores em SMD 0805, são eles C4, C5, C6, C11 e C14 filtros de tensão, e C7, C8, C9 e C10 são capacitores supressores do ruídos da retificação nos diodos da ponte retificadora de entrada.

A direita mostra D4, D5, D6 e D7, desde que seja utilizada com um transformador de 2 fios no secundário e não se utiliza o terminal GND de entrada, caso seja transformador de 3 fios, deve-se montar apenas D4 e D5 e colocar o fio central CENTER TAP no terminal GND de entrada e as duas extremidades, uma em AC1 e a outra no AC2, demais componentes da imagem são os diodos zeners e os leds de CV e CC, ambos deve ser ligados a placa com fios, para que sejam instalados no painel da fonte (o kit acompanha os cabinhos) os leds são de 5mm e acompanha pedacinhos de tubo termo retrátil para acabamento.

Instalado R2 de 1W e demais resistores de 1/8W (no kit são resistores de 1% de precisão) é necessário pré-formar os resistores conforme posição na vertical ou horizontal. A direita temos U1, Q1, Q2, Q3, Q4 e o resistor shunt do circuito de corrente constante, a potencia desse resistor dado o valor baixo pode ser de 1W á 5W conforme disponibilidade do montador.

Aqui temos os terminais, de entrada AC, P1, P2 e AUX, os terminais AC1, GND e AC2 são destinados a ligação do transformador de entrada, é recomendado um de 32Vac por 3A (2 ou 3 fios *ver instalação de D6 e D7), P1 é o potenciômetro de ajuste de tensão, P2 o de ajuste de corrente e o AUX são duas saídas auxiliares de 12V, destinadas a alimentar um cooler de 12V e um módulo voltímetro / amperímetro, e os dois últimos, os de saída, terminais de 0V á 30V.

O aspecto da placa montada deverá ser o da foto acima, neste caso basta instalar o dissipador e o transformador, como deve ser utilizada com cooler, qualquer um com dimensões de 6x 6x 2cm servirá com sobra. No kit há também o isolante dos transistores e um par de parafuso, anilha isolante e porca. As dimensões da placa montada como na foto acima, fica com 6,3x 4,5x 3,5cm, pequena mais eficiente. Também costumo lixar as porcas dos parafusos, para caber no espaço das aletas.

O pedaço de fita kapton deverá se recortada na marcação e removida, e colada sobe a furação no dissipador, corte o excesso com uma lixa de unha e o furo da fita pode ser feita com a própria ponta do ferro de soldar, vai ficar rente ao furo feito, não derrete e nem estraga a ponta do soldador.

Pronto e funcional, é só ligar o transformador, mas nesse ponto aqui, irei planejar a caixa, painel e outros afins, pois a ideia desta placa é aproveitar transformadores que já temos na sucata da eletrônica e ou de algum aparelho eletrônico que se tenha encostado em casa

 Conforme havia dito sobre aproveitar transformadores de sucata, fora feito uma limpeza e fixado fios a carcaça, assim como a ligação dos enrolamentos em série para obter uma tensão maior, neste caso o transformador é de 16+16 creio que seja uns 3 a 4 amperes e com seu secundário em série ficou com os 32V, já a corrente não passará mais que 2A nessa tensão, mas já está bom, o uso será para testar projetos que venham a utilizar baterias com corrente de 200mA e alguns com máximo de 1A.

As porcas de 3mm foram soldadas a chapa laterais, a qual fixara o transformador a caixa, sendo também será feita, isso mesmo fazer a caixa com material simples e de fácil aquisição, a sequencia de montagem da caixa será colocada em outra postagem a qual servirá de guia para outras futuras montagem com gabinete.

Nas ultimas fotos ficou visível que o dissipador ficou fixado apenas aos dois componentes reguladores, mas foi pensado um suporte na hora de planejar a caixa, uma aba soldada a chapa para segurar o dissipador. Transformador fixado no local, assim com os pés de borracha e alguns acessórios do painel, veja o que pode ser colocando antes, a ponto de não dificultar depois.

Ainda na foto acima nota-se o uso de um pedaço de fita kapton para isolar a parte de baixo da placa, como foi utilizado porcas 3mm de latão como espaçador (era o que tinha no momento) isso ajuda a isolar, já que toda a parte interior é face hellerman, ficou bem arejado.

Já as laterais, fora deixado um rebaixo em ambos os lados, da mesma espessura da chapa de fibra, a qual será preciso medir depois e planejar a ventilação e fixação das porcas, será colocado do mesmo jeito que na parte de baixo, com parafuso de nylon (use parafuso comum MM3).

Um upgrade nos elementos de saída, fazer com que a corrente de saída seja dobrada ficando entre 5 e 6A, lembrando que nesse caso, os diodos de entrada deverão ser trocados para suportar a nova corrente, tipo 6A10 ou até mesmo associar outros 1N5408 em paralelo aos da placa, e o filtro também deverá ser dobrado, ficando na casa ai dos 4700uF.

Fica aqui o meu agradecimento por ter chegado até aqui.

Fotos do multímetro Hikari HM202+ original

Tirando as ponteiras de prova que são padrão, mas sempre trocamos as ponteiras por outra melhor da Minipa, segue as fotos, o galvanômetro é de boa qualidade.

O detalhe deste, é que tem o suporte de 45º e os componentes são de tamanho normal, e não em SMD como nas versões atuais.

É levemente melhor que os YX360 paralelos, mais o preço é bem mais salgado, e não justifica investir pagar o dobro do preço de um YZ360, melhor partir para um melhorzinho.

Forte abraço.

Fonte VT4010 montada

Por um tempo estava em andamento esta fonte ajustável tipo estas de bancada 3005, para opera com um transformador de um valor de tensão um pouco mais comum de se encontrar no mercado. A solução para o problema de vários enrolamentos foi limitar a dois e a um valor dentro do range de segurança do transistor regulador de saída.

Um exemplo que deu certo foi um o de 15+15V, sendo que o mínimo comutado de 15v e o máximo de 30V. Também foi utilizado com boa margem de segurança um transformador de 20+20V por 5A.

Mas o alto custo de material para se obter os um tensão de 0V á 30V por 5A ficou inviável este kit de fonte, ficando na gaveta algumas placas ainda por finalizar as montagens, embora tenha feito a utilização de algumas placas para fontes que tocam alguns motores DC na bancada.

Usando o testador de flyback

Este testado de flay-back fora muito discutido na época das TVs de tubo, era utilizado para vários testes, como o YORK e transformadores da fonte chaveada da TV. O funcionava com o fator Q do indutor, quanto maior, mais tensão no circuito que comuta uma CD4015 acendendo os 8 LEDs.

Estando todas as espirar do componente em bom estado, vários ou todos os LEDs acendiam, uma espira em curto, apagava-se todos ou alguns, indicando problema, o restando era por comparação e a experiencia do dia a dia do técnico na bancada.

Montagem do amplificador classe AB de 50W - Micro amplificador.

Montagem do pequeno amplificador classe AB, diagrama abaixo, o circuito é bem simples, e não requer ajustes e ou componentes de difícil acesso.
Iniciando pelos resistores de 1/16W (pode ser utilizado resistores de 1/8W montando-os em pé) , diodos 1n4148 e capacitores, C3 dependendo da aplicação, pode ser de 220nF á 10uF (nos testes utilizamos um poliéster multicamada de 4,7uF).

Resistores de 0R10, por 3 watts era o que tinha na gaveta, como é um par somente de transistores, pode-se até substituí-los por jumpers de fio, os transistores pequenos são MPSA92 para os PNPs e o 2N5551 para os NPNs, os transistores de potência são os TIP35C e o TIP36C.

Conclusão; montagem é bem simples e o resultado é satisfatório, não há ajustes e nem sobreaquecimento em uso, suportou bem 45V com 8 Ohms, em 4 ohms e tensão de 30V com um dissipador pequeno (ver vídeo).

Uma observação a ser feita é que, não há aquele POP (leia-se, tensão DC sob o alto falante) ao ligar, nem desligar o amplificador, é montar e usar!

Teste em 1Khz com carga resistiva de 8 Ohms, 50W de sinal, chegando a mais porém há distorções mesmo antes do ceifamento da onda.

 

Montagem do injetor e traçador de áudio

A seguir a montagem da placa do injetor e traçador de áudio, com base no amplificador LM386 para o traçador e um oscilador duplo "T" sintonizado para gerar a onda senoidal de 1Khz. 

A direita, a montagem dos diodos de proteção AC de entrada do sinal de áudio do traçador, a esquerda os resistores, foi utilizados os de tolerância de 1%, embora mesmo com resistores comuns se obtenha a frequência de 1Khz, com diferença de poucos hertz, nada que desabone o sinal para o teste de amplificadores.

Os capacitores multicamadas, são os melhores para este circuito uma vez que não sofrem com a temperatura ambiente, fazendo com que a frequência do oscilador duplo "T" fique bem estável, em sequencia os demais semicondutores.

Conectores KK para as ligações externas, jumper de seleção do ganho do LM386, demais capacitores eletrolíticos. Este circuito me atendeu muito bem na época em que não se tinha tantas opções no mercado e ou alternativas, tínhamos que criar soluções para o dia a dia na bancada. 

Potenciômetros, um truque que utilizamos aqui é a soldagem de um pedaço de terminal (sobras dos terminais dos outros componentes) nas costas do potenciômetro, para aterrar sua carcaça e ao mesmo tempo dar rigidez mecânica, assim quando atuar sobre o mesmo, não entortará a ponto de quebrar, quando utilizado diretamente a placa se ser instalada em uma gabinete.

Finalização, basta criar os cabinhos e ligações aos bornes e plugs, da finalização em um gabinetes, para a ponteira de testes, deve-se utilizar cabos blindados, aonde o aterramento do cabo siga até próximo da ligação da ponteira de testes, uma dica para este, é utilizar cabos de áudio RCA, utilizados em aparelhos de som, tv etc. É soldar no vivo central do cabo e na malha negativa, adicionar um cabinho com uma garrinha jacaré, ficando parecido com a ponta de prova de um osciloscópio 

O alto falante a ser utilizado com a placa, tem impedância de 8 Ohms e potencia de 1W pelo menos, e a fonte de alimentação poderá ser uma bateria de 9V, um fonte chaveada de modem, ou até mesmo uma transformador de 7,5V por 200mA. Meu exemplar da bancada trabalha em 12V, que é o máximo suportado pelo LM386 que utilizei.

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.
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. 

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. Já o símbolo ao lado de P4 é do diodo supressor P6KE10CA sem lado, podemos também utilizar para proteger o Mosfet, um Zener de 10V 400mW Anodo para o lado de Q3 e Catodo para o lado de R10.

Capacitores cerâmicos de 100nF, eletrolíticos pequenos, conectores, terminais e o Trimpot multi-volta 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 também 10k para P2 controle de tensão, caso precise pode-se utilizar um potenciômetro multi-volta 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 inspecionado e testado, ajusta-se o trimpot multi-volta 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 multímetro 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 multímetro, 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 mínimo 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 mínimo 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 mínimo 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 trimpot 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