{"id":42313,"date":"2016-04-30T13:01:16","date_gmt":"2016-04-30T13:01:16","guid":{"rendered":"http:\/\/acessopercon.com.br\/percon\/?p=42313"},"modified":"2016-04-30T13:01:16","modified_gmt":"2016-04-30T13:01:16","slug":"fontes-de-alimentacao-abc-parte-i","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/acessopercon.com.br\/percon\/fontes-de-alimentacao-abc-parte-i\/","title":{"rendered":"Fontes de alimenta\u00e7\u00e3o – ABC Parte 1"},"content":{"rendered":"

Fontes de alimenta\u00e7\u00e3o est\u00e3o entre os instrumentos de teste e medi\u00e7\u00e3o mais usados no mercado. Isto n\u00e3o \u00e9 surpresa, pois a energia el\u00e9trica controlada \u00e9 usada de in\u00fameras maneiras. Neste guia, estaremos analisando os diversos tipos de fonte de alimenta\u00e7\u00e3o usadas em bancada, suas especifica\u00e7\u00f5es, seus controles, como opera-las e algumas aplica\u00e7\u00f5es mais comuns.<\/p>\n

Fontes de alimenta\u00e7\u00e3o el\u00e9trica<\/h2>\n

Uma fonte de alimenta\u00e7\u00e3o pode ser definida como qualquer elemento que forne\u00e7a energia, como por exemplo uma hidro el\u00e9trica, um motor de combust\u00e3o interna ou uma bomba hidr\u00e1ulica. Entretanto estaremos aqui limitando nossa discuss\u00e3o aos tipos de fontes de alimenta\u00e7\u00e3o que s\u00e3o usadas principalmente em atividades de testes e medi\u00e7\u00f5es, nas aplica\u00e7\u00f5es de manuten\u00e7\u00e3o ou desenvolvimento de novos produtos. Estas fontes s\u00e3o normalmente denominadas de fontes de alimenta\u00e7\u00e3o de bancada.<\/p>\n

\"Fontes\"<\/a><\/p>\n

Este documento \u00e9 direcionado aos usu\u00e1rios ou potenciais usu\u00e1rios de fontes de alimenta\u00e7\u00e3o. Seu objetivo \u00e9 definir os termos usados, apresentar os diferentes tipos de fontes e as tecnologias por tr\u00e1s delas, explicar seus controles e dar alguns exemplos pr\u00e1ticos de seu uso.<\/p>\n

Apresentamos a seguir uma tabela com os diferentes tipos de fontes de alimenta\u00e7\u00e3o. Estaremos focando nos tipos que aparecem em negrito.<\/p>\n

 <\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
<\/td>\nSa\u00edda = DC<\/strong><\/td>\nSa\u00edda = AC<\/strong><\/td>\n<\/td>\n<\/tr>\n
Entrada = AC<\/strong><\/td>\nCarregadores para ligar \u00e0 tomadas , fonte de alimenta\u00e7\u00e3o de bancada<\/strong> e carregador de bateria<\/td>\nTransformador de Isola\u00e7\u00e3o , fonte AC vari\u00e1vel <\/strong>e inversor de frequ\u00eancia<\/td>\n<\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\n<\/tr>\n
Entrada = DC<\/strong><\/td>\nConversor DC-DC<\/td>\nGerador inversor<\/td>\n<\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

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O termo \u201cfonte de alimenta\u00e7\u00e3o de bancada\u201d \u00e9 usado aqui de forma gen\u00e9rica, pois algumas fontes de alimenta\u00e7\u00e3o que estaremos discutindo, podem ser grandes e pesadas para serem usadas em uma bancada. Ainda assim, a nomenclatura \u00e9 coerente, pois mesmo de tamanho maior, fontes de alimenta\u00e7\u00e3o de alta pot\u00eancia apresentam diversos aspectos em comum com modelos de menor tamanho.<\/p>\n

Ap\u00f3s uma an\u00e1lise inicial das fontes de alimenta\u00e7\u00e3o alternadas ou AC, o restante deste documento, estar\u00e1 tratando de fontes de alimenta\u00e7\u00e3o cont\u00ednua ou DC, usadas em bancadas.<\/p>\n

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Fonte de alimenta\u00e7\u00e3o AC vari\u00e1vel<\/strong><\/p>\n

Ao testar equipamentos el\u00e9tricos que s\u00e3o geralmente energizados por rede de alimenta\u00e7\u00e3o alternada, \u00e9 importante avaliar o seu comportamento sob condi\u00e7\u00f5es de baixa ou alta tens\u00e3o de entrada. As varia\u00e7\u00f5es normais da linha de entrada AC s\u00e3o da ordem de \u00b110%, por\u00e9m podem ser maiores quando in\u00fameras cargas s\u00e3o conectadas simultaneamente na mesma linha de alimenta\u00e7\u00e3o. O projetista pode tamb\u00e9m desejar testar o equipamento al\u00e9m das varia\u00e7\u00f5es normais de linha AC, a fim de verificar o comportamento sob condi\u00e7\u00f5es mais severas (isto ajudar\u00e1 encontrar limita\u00e7\u00f5es do projeto). Uma fonte de alimenta\u00e7\u00e3o AC vari\u00e1vel \u00e9 necess\u00e1ria para esse tipo de teste. Uma fonte AC vari\u00e1vel poder\u00e1 tamb\u00e9m ser \u00fatil em situa\u00e7\u00f5es em que a rede apresente instabilidades, fornecendo valores de tens\u00f5es abaixo dos nominais. Nestas condi\u00e7\u00f5es, uma fonte AC, poder\u00e1 fornecer uma tens\u00e3o de sa\u00edda dentro dos n\u00edveis desej\u00e1veis. Outra aplica\u00e7\u00e3o seria a de aumentar a tens\u00e3o de linha, quando uma carga est\u00e1 conectada atrav\u00e9s de um cabo de longa extens\u00e3o, causando uma queda significativa dos valores no percurso at\u00e9 a carga.<\/p>\n

As diferentes tens\u00f5es AC s\u00e3o geradas usando um transformador (ou um auto transformador). O transformador pode ter m\u00faltiplos enrolamentos e diferentes pontos de conex\u00e3o, com o instrumento selecionando as diversas tens\u00f5es atrav\u00e9s de chaves. Como alternativa, pode ser usado um transformador vari\u00e1vel (autotransformador ajust\u00e1vel) para varia\u00e7\u00e3o continua da tens\u00e3o (*). Algumas fontes AC possuem medidores para monitorar a tens\u00e3o, corrente e\/ou pot\u00eancia.<\/p>\n

Alguns produtos, como o modelo 1655A da B&K Precision, que \u00e9 uma fonte de alimenta\u00e7\u00e3o AC vari\u00e1vel e isolada, mostrada na Figura 1, combina um transformador de isola\u00e7\u00e3o com um vari\u00e1vel. Este instrumento tem tamb\u00e9m a capacidade de testar fuga AC e tem uma conveniente alimenta\u00e7\u00e3o para ferro de solda. \u00c9 uma ferramenta pr\u00e1tica e de extrema utilidade para trabalho de depura\u00e7\u00e3o em bancada.<\/p>\n

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\"Fig1\"<\/a><\/p>\n

Figura 1 – Fonte AC 1655A<\/em><\/p>\n

\u00a0<\/em><\/p>\n

(*) Os transformadores vari\u00e1veis s\u00e3o frequentemente chamados tamb\u00e9m de “Variacs”, que originalmente foi um nome registrado pela General Radio Corporation, mas a palavra tornou-se comum e \u00e9 usada tamb\u00e9m para designar esse tipo de transformador.<\/p>\n

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 <\/p>\n

Existem tamb\u00e9m fontes AC com alto grau de sofistica\u00e7\u00e3o, que permitem n\u00e3o s\u00f3 aumentar ou diminuir o valor da tens\u00e3o AC, mas tamb\u00e9m inserir diversas varia\u00e7\u00f5es na forma de onda alternada, como surtos, quedas, picos ou aus\u00eancia de ciclos.<\/p>\n

Simuladores de perturba\u00e7\u00e3o de linha AC, permitem que fontes AC testem equipamentos em laborat\u00f3rio, auxiliando a verificar eventos, que poderiam trazer problemas caso ocorressem na opera\u00e7\u00e3o desses equipamentos.<\/p>\n

Exemplo de fontes de alimenta\u00e7\u00e3o AC com caracter\u00edsticas avan\u00e7adas, seria a da fam\u00edlia 9800 da B&K Precision, mostrada na Figura 2.<\/p>\n

\"fig2\"<\/a><\/p>\n

Figura 2 – S\u00e9rie 9800 Fontes de Alimenta\u00e7\u00e3o AC<\/em><\/p>\n

\u00a0<\/em><\/p>\n

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Caracter\u00edsticas avan\u00e7adas encontradas em fontes de alimenta\u00e7\u00e3o AC<\/p>\n

Simulador de perturba\u00e7\u00e3o de linha (PLD \u2013 Power Line Disturbance)<\/strong><\/p>\n

O simulador PLD \u00e9 uma caracter\u00edstica que permite aos usu\u00e1rios maior controle na inser\u00e7\u00e3o de dist\u00farbios na forma de onda AC. Pode ser usado para avaliar a imunidade de um produto a eventos inesperados na rede. Perturba\u00e7\u00f5es comuns como surtos, quedas, picos e aus\u00eancia de ciclos, podem ser inseridas em posi\u00e7\u00f5es definidas da forma de onda. Veja alguns exemplos na Figura 3 abaixo.<\/p>\n

\"fig3.1\"<\/a>\"fig3.2\"<\/a><\/strong><\/p>\n

\"fig3.3\"<\/a>\"fig3.4\"<\/a><\/strong><\/p>\n

\u00a0<\/strong><\/p>\n

Modo varredura<\/strong><\/p>\n

A fun\u00e7\u00e3o de varredura \u00e9 ideal para testar a efici\u00eancia de fontes de alimenta\u00e7\u00e3o chaveadas ou verificar os requisitos de pot\u00eancia m\u00e1xima de opera\u00e7\u00e3o no dispositivo sob teste. Varreduras de frequ\u00eancia e tens\u00e3o definidas pelo usu\u00e1rio, podem ser criadas de forma independentes ou combinadas.<\/p>\n

\"fig3a.1\"<\/a>\"fig3A.2\"<\/a>\"Fig3A.3\"<\/a><\/p>\n

Simula\u00e7\u00e3o Dimmer<\/strong><\/p>\n

Dimmers s\u00e3o dispositivos utilizados para variar a intensidade da corrente el\u00e9trica m\u00e9dia em uma carga. Atrav\u00e9s da diminui\u00e7\u00e3o ou aumento da tens\u00e3o eficaz, controlam por exemplo, a intensidade de luz produzida por uma l\u00e2mpada. O princ\u00edpio de funcionamento deste circuito \u00e9 o controle do \u00e2ngulo de condu\u00e7\u00e3o de um Triac. Disparando-o em diversos pontos do sinal senoidal da rede de energia \u00e9 poss\u00edvel aplicar a uma carga, pot\u00eancias diferentes.<\/p>\n

A simula\u00e7\u00e3o dimmer nas fontes de alimenta\u00e7\u00e3o AC, pode ser usada para muitas aplica\u00e7\u00f5es de teste como controle de motores e ilumina\u00e7\u00e3o. Ao controlar a fase de corte no in\u00edcio ou no final da forma de onda senoidal AC, a simula\u00e7\u00e3o dimmer ir\u00e1 variar a tens\u00e3o RMS fornecida \u00e0 carga sob teste. A fase de corte pode ser ajustada na por\u00e7\u00e3o inicial ou final variando entre 0 e 180 graus.<\/p>\n

\"fig4.1\"<\/a>\"fig4.2\"<\/a><\/p>\n

Figura 4 – Exemplos de corte de fase na subida<\/em><\/p>\n

\"fig5\"<\/a><\/p>\n

Figura 5 – Exemplo de corte de fase na descida<\/em><\/p>\n

\u00a0<\/em><\/p>\n

Fontes de Alimenta\u00e7\u00e3o DC<\/strong><\/p>\n

Tipos de fontes de alimenta\u00e7\u00e3o DC<\/p>\n

\u00a0<\/strong><\/p>\n

Eliminador de Bateria<\/strong><\/p>\n

Este tipo de fonte, normalmente tende a ser mais acess\u00edvel em termos de custo. Seu nome descreve a sua fun\u00e7\u00e3o principal, que \u00e9 a de atuar no lugar de uma bateria.<\/p>\n

Essas unidades s\u00e3o baratas e convenientes quando a aplica\u00e7\u00e3o exige o uso de equipamentos operados a bateria, permitindo sua opera\u00e7\u00e3o de forma continua.<\/p>\n

Os modelos mais comuns s\u00e3o aqueles fornecendo 13,8 volts cont\u00ednuos em sua sa\u00edda e s\u00e3o usados em dispositivos que seriam normalmente alimentados por uma bateria automotiva. Sua aplica\u00e7\u00e3o seria por exemplo para o teste e projeto de r\u00e1dios ou equipamentos est\u00e9reo, usados nos ve\u00edculos. Sua especifica\u00e7\u00e3o de regula\u00e7\u00e3o de linha \u00e9 normalmente inferior a das fontes de laborat\u00f3rio, por\u00e9m isso n\u00e3o \u00e9 um problema, considerando que as tens\u00f5es dentro do autom\u00f3vel variam substancialmente.<\/p>\n

\"fig6\"<\/a><\/p>\n

Figura 6 – Fonte 1680 fornece 13,8V similar a tens\u00e3o de bateria automotiva<\/em><\/p>\n

\u00a0<\/em><\/p>\n

Outro tipo muito popular \u00e9 aquele que substitui baterias de 1,5 volts ou ainda de 9 e 12 volts. O \u00fanico controle dessas fontes de alimenta\u00e7\u00e3o \u00e9 a chave liga\/desliga e outra rotat\u00f3ria permitindo selecionar a tens\u00e3o de sa\u00edda desejada.<\/p>\n

Como caracter\u00edstica, essas fontes de alimenta\u00e7\u00e3o, s\u00e3o projetadas para trabalhar com seguran\u00e7a em condi\u00e7\u00f5es de curto circuito da carga.<\/p>\n

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Fontes de alimenta\u00e7\u00e3o de tens\u00e3o constante<\/strong><\/p>\n

Um tipo de fonte de alimenta\u00e7\u00e3o um pouco mais complexo que o eliminador de bateria, forneceria uma tens\u00e3o constante por\u00e9m de valor ajust\u00e1vel pelo usu\u00e1rio. Por serem ajust\u00e1veis, normalmente essas fontes de alimenta\u00e7\u00e3o possuem um medidor no painel frontal, para mostrar o valor de tens\u00e3o continua fornecida. Alguns modelos possuem ainda medidores do valor de corrente.<\/p>\n

Modelos t\u00edpicos desse tipo de fonte de alimenta\u00e7\u00e3o s\u00e3o os 1690 e 1692 da B&K Precision, mostrados na Figura 7.<\/p>\n

O comportamento b\u00e1sico desse tipo de fonte de alimenta\u00e7\u00e3o \u00e9 manter a tens\u00e3o de sa\u00edda independentemente da resist\u00eancia da carga. Os modelos possuem um bot\u00e3o para ajuste da tens\u00e3o de sa\u00edda. Alguns modelos podem n\u00e3o ser ajust\u00e1veis at\u00e9 o valor de zero volts e ainda sua corrente m\u00e1xima pode ser proporcional a tens\u00e3o de sa\u00edda ao inv\u00e9s de fornecer um valor fixo de corrente para qualquer valor de tens\u00e3o.<\/p>\n

\"fig7.1\"<\/a>\"fig7.2\"<\/a><\/p>\n

Figura 7 – Modelos 1690 e 1692 da B&K Precision<\/em><\/p>\n

Este tipo de fonte de alimenta\u00e7\u00e3o pode trabalhar tamb\u00e9m como um eliminador de bateria mostrando o valor de corrente que a carga est\u00e1 drenando.<\/p>\n

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Fontes de Alimenta\u00e7\u00e3o de Tens\u00e3o Constante\/Corrente Constante<\/strong><\/p>\n

Provavelmente o tipo mais popular de fonte de alimenta\u00e7\u00e3o em um laborat\u00f3rio, seja a de tens\u00e3o constante \/ corrente constante. Al\u00e9m de fornecer tens\u00f5es constantes, este tipo de fonte poder\u00e1 tamb\u00e9m fornecer correntes constantes em sua sa\u00edda.<\/p>\n

Quando em modo de corrente constante, este tipo de fonte de alimenta\u00e7\u00e3o, manter\u00e1 a corrente de sa\u00edda independente das varia\u00e7\u00f5es de resist\u00eancia em sua carga. Um exemplo t\u00edpico deste tipo de fonte de alimenta\u00e7\u00e3o \u00e9 a do modelo 1666 da B&K Precision mostrada na Figura 8.<\/p>\n

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\"fig8\"<\/a><\/p>\n

Figura 8 – Modelo 1666 com 40V e 5A<\/em><\/p>\n

\u00a0<\/em><\/p>\n

Esta fonte de alimenta\u00e7\u00e3o tem sa\u00edda de tens\u00e3o ajust\u00e1vel, dispon\u00edvel no conjunto de conectores tipo banana. O arranjo dos terminais de sa\u00edda, com o terminal terra entre os terminais positivo e negativo, \u00e9 o mais comum e facilita a conex\u00e3o de qualquer um dos terminais com o terra. Isto \u00e9 conveniente, quando \u00e9 necess\u00e1rio que um dos terminais seja referenciado ao n\u00edvel terra.<\/p>\n

A fonte de alimenta\u00e7\u00e3o apresentada, tem controles de ajuste grosso e fino, tanto para tens\u00e3o como para a corrente. Algumas fontes de alimenta\u00e7\u00e3o usam potenci\u00f4metros de 10 voltas para ajuste, outras chaves ajust\u00e1veis com indica\u00e7\u00e3o num\u00e9rica ou teclado num\u00e9rico. Estas \u00faltimas s\u00e3o \u00fateis pois evitam a necessidade da fonte de alimenta\u00e7\u00e3o possuir medidores .<\/p>\n

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Teoria de Opera\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>\n

Existem dois tipos de opera\u00e7\u00e3o principais nas fontes de alimenta\u00e7\u00e3o DC: regula\u00e7\u00e3o linear e modo chaveado.<\/p>\n

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Regula\u00e7\u00e3o Linear<\/strong><\/p>\n

O princ\u00edpio de opera\u00e7\u00e3o de uma fonte de alimenta\u00e7\u00e3o de regula\u00e7\u00e3o linear \u00e9 mostrado na Figura 9 abaixo.<\/p>\n

\"fig9\"<\/a><\/p>\n

Figura 9 – Fonte de alimenta\u00e7\u00e3o de regula\u00e7\u00e3o linear<\/em><\/p>\n

\u00a0<\/em><\/p>\n

A tens\u00e3o AC de entrada normalmente passa por um transformador, por um retificador de onda completa e pelos capacitores de filtragem. A tens\u00e3o de sa\u00edda \u00e9 comparada com um valor de refer\u00eancia (derivado, por exemplo, das configura\u00e7\u00f5es do painel frontal) e a diferen\u00e7a controla um transistor para permitir mais ou menos corrente fluindo atrav\u00e9s dele. Geralmente \u00e9 utilizado um transistor bipolar ou um do tipo MOSFET (algumas vezes faz parte do CI de controle em fontes com menor pot\u00eancia) operando em sua regi\u00e3o linear (por essa raz\u00e3o denominado regula\u00e7\u00e3o “linear”). A regula\u00e7\u00e3o linear apresenta vantagens como, simplicidade de constru\u00e7\u00e3o, baixo ru\u00eddo, r\u00e1pido tempo de resposta e excelente regula\u00e7\u00e3o. A desvantagem \u00e9 que elas s\u00e3o ineficientes pois dissipam muita pot\u00eancia. A queda de tens\u00e3o entre a entrada e sa\u00edda do regulador, multiplicada pela corrente fornecida, ser\u00e1 a pot\u00eancia perdida na forma de calor. Para uma diferen\u00e7a alta de tens\u00f5es (para fontes com baixo valor de tens\u00e3o na sa\u00edda por exemplo) e correntes altas, a efici\u00eancia geral pode cair a valores perto dos 10%. A efici\u00eancia m\u00e1xima para fontes de alimenta\u00e7\u00e3o lineares, \u00e9 geralmente em torno de 60%. A efici\u00eancia m\u00e9dia t\u00edpica gira entre 30% e 40%.<\/p>\n

 <\/p>\n

Modo Chaveado<\/strong><\/p>\n

Usaremos aqui tamb\u00e9m o termo SMPS (Switching Mode Power Supply), mais comum nas literaturas em ingl\u00eas, que designa tamb\u00e9m as fontes de alimenta\u00e7\u00e3o de modo chaveado.<\/p>\n

Um problema t\u00edpico das fontes de alimenta\u00e7\u00e3o lineares \u00e9 o tamanho e o peso de seu transformador de entrada. Isto ocorre devido a baixa frequ\u00eancia de trabalho (de 50 a 60 Hz). Para a mesma pot\u00eancia de sa\u00edda, o tamanho do transformador diminui consideravelmente a medida que a frequ\u00eancia aumenta. As SMPS se beneficiam disso recortando a forma de onda de entrada AC em diversas partes e alterando sua tens\u00e3o para o valor desejado com um transformador muito menor. O elemento principal para executar o chaveamento \u00e9 um transitor operando em sua regi\u00e3o de corte ou de completa satura\u00e7\u00e3o. A tens\u00e3o sobre o transistor \u00e9 muito menor (seja um transistor bipolar ou um MOSFET), significando baixa pot\u00eancia perdida. Quando est\u00e1 em sua regi\u00e3o de corte, nenhuma pot\u00eancia \u00e9 dissipada. Isto faz com que as SMPS tenham uma efici\u00eancia muito superior.<\/p>\n

\"fig10\"<\/a><\/p>\n

Figura 10 – Fonte de alimenta\u00e7\u00e3o chaveada<\/em><\/p>\n

\u00a0<\/em><\/p>\n

Os capacitores de filtragem podem tamb\u00e9m ser menores nestas frequ\u00eancias mais altas e os indutores s\u00e3o mais eficientes. O limite inferior de frequ\u00eancia \u00e9 de 25 kHz (para ficar acima da faixa auditiva) e o limite superior atualmente gira em torno de 3 MHz. A maioria das fontes chaveadas trabalha em uma faixa de frequ\u00eancias de 50 kHz a 1 MHz.<\/p>\n

Comportamentos parasitas e o efeito de superf\u00edcie (skin effect em ingl\u00eas, \u00e9 a tend\u00eancia em um condutor circular, da corrente fluir com maior densidade em sua superf\u00edcie do que em seu n\u00facleo) tornam-se significativos em altas frequ\u00eancias, principalmente com formas de onda quadradas, ricas em harm\u00f4nicos. Nos elementos passivos, como capacitores e indutores, o ESR (Equivalent Series Resistance, a resist\u00eancia interna equivalente desses elementos) come\u00e7am a aparecer gerando inefici\u00eancias. Os resistores n\u00e3o podem ser indutivos. Fontes chaveadas projetadas com cuidado, podem chegar a efici\u00eancias de 95%, por\u00e9m as SMPS t\u00edpicas tem uma efici\u00eancia em torno de 75%, ainda assim muito superiores as fontes lineares. Este \u00e9 uma das raz\u00f5es que estas fontes s\u00e3o muito usadas em computadores pessoais.<\/p>\n

 <\/p>\n

Outra vantagem das SMPS \u00e9 que o chaveamento pode ser modulado de diversas maneiras, dependendo das condi\u00e7\u00f5es da carga. A sa\u00edda da fonte \u00e9 regulada com um circuito de realimenta\u00e7\u00e3o que ajusta o tempo (ciclo de trabalho) em que os MOSFETS s\u00e3o chaveados.<\/p>\n

Os benef\u00edcios das fontes chaveadas tem tamb\u00e9m seu pre\u00e7o. Altas frequ\u00eancias de chaveamento, significam maiores n\u00edveis de interfer\u00eancia eletromagn\u00e9tica (EMI – electromagnetic interference), tanto irradiada como conduzida. Isto pode tamb\u00e9m levar mais ru\u00eddo a rede AC de alimenta\u00e7\u00e3o. A eletr\u00f4nica de controle torna-se tamb\u00e9m mais complexa (atualmente ainda mais, devido a necessidade de obter melhores fatores de pot\u00eancia).<\/p>\n

Obter baixas tens\u00f5es de sa\u00edda \u00e9 outra limita\u00e7\u00e3o das fontes chaveadas. Isto se deve a corrente que o transistor tem que comutar, ou seja, as SMPS n\u00e3o podem operar sem que flua uma corrente m\u00ednima. Por esta raz\u00e3o, as fontes chaveadas geralmente especificam um valor de tens\u00e3o de sa\u00edda m\u00ednimo.<\/p>\n

 <\/p>\n

Caracter\u00edsticas das Fontes de Alimenta\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>\n

As fontes de alimenta\u00e7\u00e3o frequentemente possuem diferentes caracter\u00edsticas algumas consideradas avan\u00e7adas e s\u00f3 verificadas em modelos mais complexos.<\/p>\n

Entender seus princ\u00edpios e as aplica\u00e7\u00f5es onde podem ser usadas, ajudar\u00e1 a diferenciar os in\u00fameros modelos de fontes dispon\u00edveis no mercado atualmente.<\/p>\n

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Sensoriamento Remoto<\/strong><\/p>\n

Como os cabos que conectam a sa\u00edda da fonte de alimenta\u00e7\u00e3o a sua carga possuem uma resist\u00eancia interna, a medida que a corrente fluindo atrav\u00e9s deles aumenta, a queda de tens\u00e3o ao longo desses cabos tamb\u00e9m aumentar\u00e1. Isto far\u00e1 com que a tens\u00e3o chegando na carga seja diferente daquela programada na sa\u00edda da fonte. A caracter\u00edstica de sensoriamento remoto (remote sense nas literaturas em ingl\u00eas), permite que uma entrada de alta imped\u00e2ncia me\u00e7a a tens\u00e3o diretamente na carga, corrigindo a tens\u00e3o na sua sa\u00edda, para compensar as perdas ao longo dos terminais.<\/p>\n

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Figura 11 – Sensoriamento remoto<\/em><\/p>\n

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As correntes nos cabos de sensoriamento remoto s\u00e3o sempre baixas, assim sendo fios de bitola menor podem ser usados. Cuidado especial por\u00e9m deve ser tomado, para que nenhum ru\u00eddo irradiado possa \u00a0interferir no seu correto funcionamento.<\/p>\n

Para evitar esse problema, \u00e9 aconselh\u00e1vel sempre tran\u00e7ar os terminais positivos e negativos ou ent\u00e3o blinda-los. Veja Figura 12.<\/p>\n

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Figura 12 – Prote\u00e7\u00e3o no terminais de sensoriamento remoto<\/em><\/p>\n

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Associa\u00e7\u00e3o em s\u00e9rie ou paralelo (Mestre\/Escravo)<\/strong><\/p>\n

A fim de obter maiores valores de tens\u00e3o ou corrente do que aqueles especificados por uma fonte de alimenta\u00e7\u00e3o, muitos modelos permitem a associa\u00e7\u00e3o em s\u00e9rie ou em paralelo. Existem v\u00e1rios m\u00e9todos para conex\u00e3o em s\u00e9rie ou paralelo e \u00e9 importante verificar as especifica\u00e7\u00f5es do fabricante para identificar essa caracter\u00edstica. Vamos verificar alguns exemplos em diferentes modelos.<\/p>\n

Fontes modelo 9115 da B&K Precision \u2013 Estas fontes de m\u00faltiplas faixas e sa\u00edda \u00fanica, permitem tens\u00f5es de at\u00e9 80 V e correntes de 60 A quando operadas individualmente. Ao associar at\u00e9 3 unidades em s\u00e9rie ou em paralelo \u00e9 poss\u00edvel atingir valores de at\u00e9 240 V de tens\u00e3o ou at\u00e9 180 A de corrente respectivamente.<\/p>\n

Um dos modelos da fonte 9115, ser\u00e1 configurado como mestre e bastar\u00e1 ajustar os par\u00e2metros deste, para que as outras duas unidades escravos sigam estes ajustes.<\/p>\n

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Figura 13 – Associa\u00e7\u00e3o s\u00e9rie modelo 9115 permitem valores maiores de tens\u00e3o<\/em><\/p>\n

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Figura 14 – Associa\u00e7\u00e3o paralelo modelo 9115 permitem maiores valores de corrente<\/em><\/p>\n

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Existem modelos de fontes com m\u00faltiplas sa\u00eddas, que permitem associa\u00e7\u00f5es em s\u00e9rie ou paralelo entre elas. Existem ainda, modelos que necessitam de conex\u00f5es externas para obter essas associa\u00e7\u00f5es e existem outros que basta uma configura\u00e7\u00e3o no painel frontal e as conex\u00f5es ser\u00e3o feitas internamente, sem a necessidade de cabeamento entre as sa\u00eddas. Mais uma vez, \u00e9 importante verificar as especifica\u00e7\u00f5es do fabricante, bem como o manual de opera\u00e7\u00e3o para uma correta configura\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

O modelo 1673 da B&K Precision \u00e9 uma fonte com 3 sa\u00eddas que permite associa\u00e7\u00e3o interna entre duas dessas sa\u00eddas, simplesmente ajustando as configura\u00e7\u00f5es no painel frontal. LEDs indicam no painel frontal o modo em que a fonte est\u00e1 operando.<\/p>\n

\"fig15.1\"<\/a>\"fig15.2\"<\/a><\/p>\n

Figura 15 – Associa\u00e7\u00e3o s\u00e9rie e paralelo da fonte 1673 com conex\u00f5es internas<\/em><\/p>\n

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Outros modelos, como o 9130B da B&K Precision, requerem conex\u00f5es externas, mas permitem a configura\u00e7\u00e3o e as medidas dos valores de forma \u00fanica no painel frontal.<\/p>\n

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Figura 16 – Fonte tripla modelo 9130B<\/em><\/p>\n

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Figura 17 – Conex\u00e3o e configura\u00e7\u00e3o em s\u00e9rie de duas sa\u00eddas da fonte 9130B<\/em><\/p>\n

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Figura 18 – Conex\u00e3o e configura\u00e7\u00e3o em paralelo das tr\u00eas sa\u00eddas da fonte 9130B<\/em><\/p>\n

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Controle Anal\u00f3gico<\/strong><\/p>\n

Controle anal\u00f3gico se refere a capacidade de controlar a sa\u00edda da fonte de alimenta\u00e7\u00e3o atrav\u00e9s de sinais anal\u00f3gicos externos. Normalmente os sinais externos s\u00e3o obtidos por resist\u00eancias vari\u00e1veis ou por um valor de tens\u00e3o.<\/p>\n

Alguns modelos de fontes de alimenta\u00e7\u00e3o possuem terminais de entrada, usados como controle anal\u00f3gico da sa\u00edda de tens\u00e3o ou de corrente. Note que esta funcionalidade \u00e9 chamada tamb\u00e9m de programa\u00e7\u00e3o anal\u00f3gica, diferente da capacidade de programa\u00e7\u00e3o digital, que \u00e9 feita a partir de um computador por interfaces padronizadas como por exemplo, USB, RS232, GPIB ou Ethernet.<\/p>\n

As fontes de alimenta\u00e7\u00e3o da s\u00e9rie PVS10005 da B&K Precision possuem um conector DB25 no seu painel traseiro para controle anal\u00f3gico. Veja Figura 19.<\/p>\n

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Figura 19 – Controle anal\u00f3gico nas fontes PVS10005<\/em><\/p>\n

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A Figura 20 mostra a configura\u00e7\u00e3o para controle anal\u00f3gico da fonte atrav\u00e9s de sinais de tens\u00e3o externas bem como a medi\u00e7\u00e3o dos valores fornecidos pela fonte.<\/p>\n

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Figura 20 – Controle e monitora\u00e7\u00e3o anal\u00f3gica atrav\u00e9s de uma tens\u00e3o externa<\/em><\/p>\n

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A Figura 21 mostra uma configura\u00e7\u00e3o utilizando resist\u00eancias externas para controle da sa\u00edda da fonte de alimenta\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

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Figura 21 – Controle anal\u00f3gico atrav\u00e9s de resist\u00eancias<\/em><\/p>\n

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Fontes de Alimenta\u00e7\u00e3o de M\u00faltiplas Sa\u00eddas<\/strong><\/p>\n

Fontes de alimenta\u00e7\u00e3o de m\u00faltiplas sa\u00eddas, possuem mais do que uma sa\u00edda de tens\u00e3o cont\u00ednua, geralmente duas ou tr\u00eas. Estes modelos s\u00e3o \u00fateis, com custos mais eficientes, em sistemas que necessitem de v\u00e1rias tens\u00f5es simultaneamente.<\/p>\n

Uma configura\u00e7\u00e3o frequentemente usada em desenvolvimento de circuitos \u00e9 o modelo com tr\u00eas sa\u00eddas. Uma das sa\u00eddas fornece de 0 a 6 volts, usada em l\u00f3gica digital. As outras duas sa\u00eddas, tipicamente de 0 a 20 volts, podem ser usadas com circuitos anal\u00f3gicos bipolares. Algumas vezes um ajuste combinado \u00e9 poss\u00edvel para as duas sa\u00eddas de 20 volts, de forma que os valores positivos e negativos possam ser ajustados simultaneamente, girando apenas um bot\u00e3o.<\/p>\n

Um modelo popular desta categoria de fontes \u00e9 o modelo 9130B da B&K Precision mostrado anteriormente na Figura 16.<\/p>\n

As tr\u00eas sa\u00eddas podem ser configuradas independentemente tanto pelo painel frontal como por programa\u00e7\u00e3o atrav\u00e9s de um computador. O canal 1 e 2 permitem at\u00e9 30 volts com 3 Amp\u00e9res e a terceira sa\u00edda poder\u00e1 fornecer at\u00e9 5 volts e 3 Amp\u00e9res.<\/p>\n

Esta fonte de alimenta\u00e7\u00e3o \u00e9 capaz de fornecer 195 watts continuamente. As sa\u00eddas podem ser ativadas ou desativadas independentemente ou todas de uma s\u00f3 vez (\u00fatil para energizar uma placa de circuitos).<\/p>\n

Esta fonte de alimenta\u00e7\u00e3o possui diversas caracter\u00edsticas importantes. As sa\u00eddas podem ser controladas por temporizador: ap\u00f3s um intervalo de tempo configurado, as sa\u00eddas s\u00e3o desativadas. Limites de tens\u00e3o podem ser ajustados para todos os canais de forma que o prot\u00f3tipo sendo energizado, estar\u00e1 protegido de ajustes acidentais com tens\u00f5es elevadas. As tr\u00eas sa\u00eddas podem ser conectadas em s\u00e9rie ou paralelo para fornecer maiores tens\u00f5es ou correntes, respectivamente. Mem\u00f3rias internas permitem armazenar at\u00e9 36 configura\u00e7\u00f5es para r\u00e1pida reconfigura\u00e7\u00e3o (\u00fatil para testes repetitivos).<\/p>\n

Outras caracter\u00edstica interessante \u00e9 que esta fonte permite armazenar o estado de sua sa\u00edda na \u00faltima configura\u00e7\u00e3o usada antes de ser desligada. Se a energia AC que alimenta a fonte falhar, a fonte voltar\u00e1 a seu estado operacional quando ela retornar, sem a necessidade de interven\u00e7\u00e3o de um operador.<\/p>\n

Esta fonte em particular, permite ainda programa\u00e7\u00e3o atrav\u00e9s de um computador, que nos leva ao pr\u00f3ximo tipo de fonte de alimenta\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

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Fontes de Alimenta\u00e7\u00e3o Program\u00e1veis<\/strong><\/p>\n

As fontes de alimenta\u00e7\u00e3o program\u00e1veis s\u00e3o as vezes tamb\u00e9m chamadas de \u201csistemas\u201d de fontes de alimenta\u00e7\u00e3o, a medida que s\u00e3o frequentemente usadas como parte de um sistema operado por computadores, para execu\u00e7\u00e3o de testes autom\u00e1ticos, muito usados em linhas de produ\u00e7\u00e3o. S\u00e3o exclu\u00eddas desta an\u00e1lise a programa\u00e7\u00e3o via sinais externos de tens\u00e3o ou resist\u00eancia, j\u00e1 mencionados neste documento, e que denominamos de programa\u00e7\u00e3o anal\u00f3gica, muito usada antes da tecnologia de computadores se tornar popular.<\/p>\n

Ao longo dos anos diversas tecnologias de interfaces entre instrumentos e computadores foram desenvolvidas e se popularizaram. Duas das mais comuns tem sido a IEEE-488, tamb\u00e9m conhecida como GPIB (General Purpose Interface Bus) e a comunica\u00e7\u00e3o serial RS-232. Interfaces de rede local (como Ethernet) e USB tem sido usadas tamb\u00e9m. N\u00e3o ser\u00e3o discutidas aqui as vantagens e desvantagens dos diferentes tipos de interface, pois est\u00e1 fora do escopo deste documento.<\/p>\n

Em uma camada l\u00f3gica mais alta, acima do tipo de interface f\u00edsica, est\u00e1 a linguagem de comandos para controle da fonte de alimenta\u00e7\u00e3o. Neste n\u00edvel se encontram o conjunto de instru\u00e7\u00f5es enviadas ou recebidas do instrumento, que permitem seu controle total. Tr\u00eas categorias comuns para instrumenta\u00e7\u00e3o de teste e medi\u00e7\u00e3o s\u00e3o:<\/p>\n