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Projeto de fonte de alimentação simples para iniciantes (fonte regulada e não regulada)

fonte: internet

Há algum tempo, falei sobre projetos simples de montar para iniciantes, estudantes e hobbystas em eletrônica. De lá pra cá, alguns projetos intermediários e dicas foram publicados, mas ainda não tinha publicado um projeto que todo mundo quer montar logo no início: uma fonte de alimentação simples. Eu mesmo, quando comecei minhas aventuras em eletrônica, montei várias fontes de bancada e adaptadores AC/DC para alimentar meus primeiros discman : )

Então, para preencher essa lacuna no site que existe faz tempo sobre projetos simples de montar, aqui vai uma fonte de alimentação básica que vai servir como base para diversos outros projetos. As características são:

Entrada bivolt manual, selecionável por chave comutadora 110V ou 220V
Fusível de proteção na entrada
Transformador de força que irá fornecer 12V com corrente máxima de 1A
Duas versões: não regulada e regulada, mantendo a mesma configuração inicial
LED indicador de circuito energizado (acende quando a fonte está ligada)
Proteção contra curto-circuito e superaquecimento

Lembrando que você pode alterar a tensão de saída da fonte para outras faixas de alimentação, como 5V, 6V, 8V e por aí vai, apenas substituindo o regulador da família 78XX. Caso precise de uma tensão maior que 12V, também será necessário alterar o transformador. Vale ressaltar que os reguladores dessa família precisam ter na sua entrada uma tensão pelo menos 2V maior que a sua saída regulada - para o regulador 7812, por exemplo, é necessário uma tensão de pelo menos 14V no terminal de entrada dele.

Abaixo, o esquema elétrico para que você possa montar esse projeto com facilidade. A grande vantagem de utilizar o regulador é que a tensão de saída será sempre a mesma, regulada, com proteção contra curto-circuito, superaquecimento e garantindo grande estabilidade de energia ao circuito que for alimentado por essa fonte. Importante que você utilize um dissipador de calor no regulador, ele aquece bastante quanto maior for a corrente consumida pela carga que será alimentada.

Antes de qualquer coisa, tenha muito cuidado ao realizar qualquer tipo de reparo, modificação, ajuste ou intervenção em equipamentos elétricos ou eletrônicos. Primeiramente, pela sua segurança. Não me responsabilizo por quaisquer prejuízos que você possa causar ao equipamento, a você e/ou a terceiros. Faça por sua própria conta e risco.

Baixe aqui o arquivo PDF com o esquema elétrico da fonte de alimentação e se tiver alguma dúvida, comenta aqui na postagem que respondo bem rapidinho : )

Reparo monitor LG Flatron W2243SV com placa inverter universal SQB 422 V 1.2

Session.

Tenho esse monitor há alguns anos e ele estava encostado num canto por um grave defeito que deu no inverter, destruindo parte das trilhas e tornando a recuperação um pesadelo. É meu segundo monitor LG de mesmo modelo, e tenho muito apreço por ele e pela qualidade da imagem, mesmo se tratando de uma tela antiga e com geração de vídeo somente VGA.

Como já havia estudado, existem algumas placas universais na China que salvam esses monitores com uma simples adaptação, por um valor muito interessante. Essa placa é a SQB 422 V 1.2 e não existem muitas informações sobre ela por aí. Por isso, fiz uma grande pesquisa e consegui algumas rasas informações sobre ela:

Entrada de tensão de alimentação entre 12V e 15V (máximo)
Em meus testes de bancada, consumiu cerca de 2,3A com as lâmpadas no brilho máximo
É possível usar jumper nas saídas para ligar telas com menos lâmpadas
Possui boa montagem, simples, com transformadores independentes
A aparência pode variar de acordo com a sua compra, mas a placa é a mesma

Claro que eu havia me esquecido que a tensão de trabalho do driver original é 22V e comprei essa placa sem pensar. Ah, mas você pode regular os 22V da fonte original; claro, eu tentei fazer isso e gerei muito calor, a perda é grande. A solução mais fácil foi instalar uma fonte adicional de 12V internamente para alimentar a placa, deixando os 22V originais somente como referência* para a placa de sinal. Por isso, quando você for comprar uma dessas placas inversoras CCFL universais, atente-se a esse detalhe da alimentação para poder usar a fonte original do monitor.

* a placa de sinal recebe 5V e 22V da fonte original. Se você ligar o monitor somente com os 5V, a placa até aciona normalmente, mas, ao desligar e ligar novamente, costuma acontecer de gerar erro na leitura dos 22V e o LED acender e piscar a cada 3, 4 segundos

Conectando os fios

A placa vem com quatro fios: preto GND, vermelho + 12V ~ 15V e dois amarelos. O fio amarelo ao lado do fio vermelho é conectado ao EN (enable) da placa de sinal e faz o acionamento do driver para acender as lâmpadas, enquanto que o fio amarelo ao lado do fio preto é quem faz o controle de brilho. A única 'queixa' foi que não consegui aproveitar o controle de brilho (dimmer) porque a placa de sinal desse monitor provavelmente possui alguma peculiaridade, dessa forma, não funcionou e eu mantive a configuração como está - sem o controle, as lâmpadas permanecem com brilho total. Assim, ao tentar controlar o brilho digital pelo menu, nada acontece. Demais funcionalidades que não usam o backlight seguiram funcionando, claro - contraste, cor etc.

No mais, não tem mistério nessa adaptação e eu salvei um ótimo monitor para usar como primário - tenho outro de 19" que será usado como secundário.

Resolução máxima do monitor

Visão geral SQB 422 V 1.2

Parte inferior da SQB 422 V 1.2

Driver original com trilhas destruídas

Detalhe da fiação SQB 422 V 1.2

Primeiros testes

Placa de sinal do LG W2243S

Lâmpadas acesas após anos!

Fonte adaptada para o inverter

Fechado o monitor

Sim, troquei o LED original vermelho por este!

Detalhe do LED verde

Como montar um inversor no-break ou UPS 12VDC x 220VAC/110VAC - projeto versátil old school para uso em emergências

Big big session.

Há muito tempo não me dedicava a um projeto novo. O último foi lá em novembro de 2022, a fonte de bancada com LM317 e TIP36, que está firme e forte até hoje, e confesso que já estava sentindo falta disso : )

Como eu falei antes, faz muito tempo que quero montar um projeto de inversor para uso em emergências, como estar no meio do nada e precisar carregar um celular, acender lâmpadas, usar um ferro de solda em locais onde não tem energia elétrica - como um box de garagem, na manutenção do carro, por exemplo - e que fosse portátil e versátil. Não apenas se limitando a isso, o inversor também deveria apresentar um comportamento de um no-break, permitindo seu uso permanente (sempre conectado à rede elétrica) para sustentação de outros equipamentos, já que contamos com um circuito completo de chaveamento, carga e flutuação de baterias. A única ressalva aqui foi que omiti um circuito relevante para um no-break, que pode ser facilmente implementado se essa for a sua necessidade, e que falarei mais adiante sobre ele.

Partindo dessa premissa, fui esboçando cada detalhe do que viria a ser o primeiro projeto de inversor DC/AC diyPowered. E por ser o primeiro, não poderia ser feito de qualquer jeito: precisava ser do jeito diyPowered de criar.

Se você chegou aqui agora e nunca tinha ouvido falar de mim nem do diyPowered, vou tentar explicar de forma rápida o que seria esse jeito diyPowered de criar:

respeitar os limites dos componentes: trabalhar com margem de segurança mesmo que o componente suporte situações atípicas
projetar com segurança: prever aquecimentos excessivos e minimizá-los ao máximo possível, gerenciar a proteção dos circuitos e do operador, organizar painéis intuitivos e de fácil leitura
reciclagem de lixo eletrônico: reaproveitar componentes em novos projetos, absorvendo parte do lixo gerado por empresas e por pessoas

Existem outros propósitos envolvidos aqui, mas um dia desses eu dedico um post somente para isso. Vamos ao que interessa agora!

Características do projeto

Como sempre, utilizei componentes fáceis de serem encontrados num circuito de baixa manutenção - e que fosse de fácil manutenção quando necessário - com um esquema elétrico que permitisse upgrades dinâmicos, como por exemplo, aumentar a potência do inversor apenas alterando o transformador e os MOSFETS da saída. Também foi previsto uma possível recarga de baterias automotivas, de forma emergencial, visto que a corrente de carga do inversor não é do tipo 'carga rápida' e pode levar algumas horas para que a carga esteja completa ou seja suficiente para a partida do motor.

Sobre o gabinete escolhido: resistente, compacto e que permitisse uma manutenção fácil e descomplicada, praticamente um tool-less, acessível por um fecho de pressão. A ideia inicial seria montar o inversor numa caixa de ferramentas bem forte, mas como eu não pretendia gastar com isso e também por se tratar de um protótipo, resolvi sacrificar meu porta-componentes - que já foi um porta-joias um dia. Se você for montar esse projeto, recomendo um gabinete bastante resistente para que suporte o peso da bateria e do transformador.

Luminária universal

Outra característica seria permitir que fossem instaladas lâmpadas - preferencialmente LED - comerciais diretamente no inversor, para utilização como luminária. A única observação é quanto ao range de operação: precisa ser bivolt, já que o inversor pode operar tanto em 110V quanto em 220V.

Portas USB 5V 1A

Permite a carga de até dois dispositivos de forma simultânea sem a utilização do inversor, ou seja, a carga acontece diretamente da bateria para os dispositivos. A corrente máxima é de 1A e esta corrente é dividida quando dois dispositivos são conectados.

Bateria interna

Uma bateria de 12V x 7A foi adicionada ao circuito e pode ser acessada facilmente apenas levantando a tampa superior do inversor, facilitando a manutenção. Baterias de mesmo formato com correntes maiores podem ser adicionadas, o que aumentará o tempo de carga de forma proporcional, também ampliando a autonomia do inversor.

Conexão de engate rápido para baterias externas

É possível adicionar baterias externas ao inversor, bem como carregar baterias automotivas em casos extremos. A carga é lenta, mas segura e controlada. Outra possibilidade é utilizar o inversor somente com baterias externas, por exemplo, numa situação atípica onde se conecta o borne externo do inversor diretamente à bateria de um veículo.

Bivolt manual

O inversor pode operar em redes 110V e 220V e a tensão de saída no modo bateria será a mesma selecionada na chave traseira. Ou seja, se a rede elétrica for 110V, a saída do inversor em modo bateria será 110V e vice-versa.

Fusíveis de proteção AC e DC

Para aumentar a segurança de operação do inversor, foram adicionados dois fusíveis principais, um para a entrada de energia elétrica e outro para as baterias. Um LED no painel frontal é iluminado caso o fusível das baterias se rompa, indicando a falha.

Conector de força padronizado

Por ser portátil, o cabo de força é removível. Qualquer cabo com mesmo padrão pode ser utilizado, facilitando a reposição caso necessário.

Cooler interno autogerenciado

Em situações extremas - temperatura ambiente acima dos 28º C, carga de múltiplas baterias ou de baterias automotivas - um cooler interno pode ser acionado de forma automática para manutenção da temperatura de trabalho do conjunto. Esse cooler não permanece ativo todo o tempo, sendo acionado somente se for necessário e é alimentado pela fonte auxiliar.

Circuito carregador inteligente

Tensão regulada e controlada com corrente segura, permite o carregamento total com posterior flutuação, mantendo as baterias sempre prontas para uso. Quando chaveado em modo normal - rede elétrica presente - o enrolamento do transformador é dedicado ao circuito carregador, fornecendo uma tensão de 16,4V em aberto que é regulada para 14,4V e gerenciada pelo controlador de carga, alternando a bateria para flutuação de forma automática quando a tensão final alcança os 14,2V - a tensão final de carga pode alcançar 14,4V até 14,6V de acordo com a maioria dos fabricantes de baterias do tipo chumbo-ácida, mas optei por um cut off antecipado para evitar desgastes prematuros. Um voltímetro digital foi adicionado para permitir o monitoramento da carga da bateria.

Chaveamento AC/DC inteligente

Quando o inversor está em modo bateria, nenhum dos relés está atracado, reduzindo ao máximo qualquer carga extra. Também foram aplicados LEDs vermelhos nessa condição, por serem de baixo consumo e o cooler não é utilizado em modo bateria, visto que o circuito inversor não gera aquecimento que justifique a aplicação de ventilação forçada.

Painel frontal e indicadores visuais

O painel do inversor permite controle total sobre as funcionalidades com chave geral, que corta totalmente o contato da bateria. Dessa forma, não existe corrente de stand by. Alguns LEDs foram adicionados para auxiliar a leitura da operação - rede elétrica presente, modo bateria, carga completa, USB ativa e fusível DC aberto - e outras duas chaves permitem ligar/desligar o inversor e as portas USB.

A possibilidade de desligar o inversor pela chave frontal vem da necessidade de manter o inversor conectado à rede elétrica durante a recarga das baterias. Caso falte energia elétrica durante a recarga, o inversor não entrará em operação, mantendo a carga das baterias inalteradas. Já a chave que permite desligar as portas USB, desconecta totalmente o regulador de 5V da bateria, impossibilitando qualquer consumo de stand by.

Outras aplicações para o projeto

Aproveitando o mesmo circuito inversor com a adição de um circuito cut off de proteção contra descargas profundas das baterias, podemos criar outro projeto bastante interessante: um no-break/UPS para sustentar modem, roteador, switch e equipamentos de telefonia, levando em consideração que esses equipamentos possuem consumo baixo e poderiam ser facilmente atendidos com transformadores menores e entregando grande autonomia final.

Outra aplicação interessante é utilizar o inversor em veículos como motor home, ônibus e triciclos para acionamento de cargas AC diretamente pela tensão da bateria. Algumas pequenas alterações e seria possível operar o inversor a partir de 24VDC e até 48VDC, por exemplo. O circuito original é muito versátil e pode ser aproveitado para diversas outras aplicações, servindo como base para diversos outros projetos.

Considerações finais

O esquema elétrico permite alterações para aumentar a potência do inversor, como mencionei anteriormente, basta alterar o transformador e os MOSFETS, caso necessário. Não incluí um feedback, então, aproximando-se da capacidade máxima do transformador, a tensão tende a cair. Não vi necessidade real para implementar o feedback, mas você pode facilmente adaptar um ao circuito atual. Importante manter conexões e fiação compatíveis com as correntes elevadas para evitar danos e aquecimentos desnecessários ao inversor. Aqui vão algumas recomendações relevantes:

Cuidado com as chaves e porta-fusíveis escolhidos, esses componentes precisam suportar altas correntes sem sofrer danos ou gerar aquecimentos
O carregador pode ser alterado para fornecer maior corrente, basta adaptar um transistor ao LM317 (no datasheet do LM317 você encontra formas de fazer isso, é excelente para conseguir maiores correntes)
O transformador principal é chaveado constantemente, então, escolha um que possa suportar o trabalho duro
Relés de qualidade, por favor!
Fiação interna com bitola de acordo com a corrente
O voltímetro é opcional, mas altamente recomendável
Não existe um circuito de cut off para proteger as baterias contra descarga profunda e isso é intencional: como é um inversor de emergência, é viável sacrificar as baterias para conseguir carregar um celular, por exemplo (se a sua intenção for montar um no-break/UPS, recomendo implementar o circuito de proteção ao projeto)
A fonte de alimentação auxiliar pode ser substituída por algum enrolamento do transformador principal, desde que esse possua mais linhas disponíveis, mas vai implicar em algumas adaptações no projeto - por segurança e bom-senso, mantenha essa fonte auxiliar!
LEDs utilizados são do tipo comuns, se você for usar outros tipos - como de alto brilho, por exemplo - os resistores limitadores podem ser recalculados
O cooler é opcional: não aplicá-lo no projeto vai exigir que você use um dissipador de calor muito eficiente nos componentes críticos - lembrando que o cooler serviria para resfriar o transformador também
Ao alterar a potência do inversor e/ou o número de baterias, recalcule os fusíveis de proteção F1 e F2 para manter a segurança da operação

Pretendo fazer uma série de testes com o inversor, para maiores detalhes de comportamento de uso - autonomia máxima, tempos de carga etc. - e os dados serão postados aqui, de forma a complementar as informações de características do projeto.

Manutenção de bateria tool-less

Bocal E27 padrão

Detalhe do cooler

Painel traseiro

Painel frontal

Acionamento da chave principal

Acionamento do inversor

Acionamento das portas USB

Calibração do carregador

Tensão de flutuação da bateria (READY)

Cabo auxiliar

Conexão padrão

E temos o esquema elétrico sim, claro! Formato PDF disponível para download aqui. Considere apoiar o site para que mais projetos e ideias possam ser compartilhadas por aqui : )

Baixe o esquema em PDF

*** 12/10/2023

Corrigido esquema elétrico que apresentava uma conexão incorreta em RL1

*** 27/10/2023

Corrigido esquema elétrico que apresentava uma conexão incorreta com o cooler

post original que acompanhou o projeto

Faz tempo que brinco com um circuito de inversor e faz mas tempo ainda que tenho vontade de montar um inversor pra chamar de meu - assim como aconteceu lá em 2017 com o projeto do amplificador de potência classe A Pur'A. Então, vamos definir aqui alguns pontos desse inversor:

Entrada AC 110V/220V selecionável via chave
Bateria interna 12V X 7A
Saída 110VAC ou 220VAC selecionável via chave
Portas USB 5V de alta corrente via bateria (não usa o inversor)
Carregador inteligente integrado ao projeto
Conector para banco de baterias auxiliares externo (máximo 28A, ou 3 baterias externas + 1 interna)
Monitor digital de carga da bateria com chave de liga/desliga - para poupar a bateria no modo inversor
Forma de onda modificada (ainda não mensurei qual a frequência exata de saída)

A ideia é montar tudo numa caixa de ferramentas para tornar o transporte mais fácil, prático e para proteger o circuito, fornecendo ao projeto maior robustez na montagem. Mais adiante, vou disponibilizar o circuito de base desse projeto, que permite diversas melhorias e outras aplicações também.

*** 18/08/2023

Algumas alterações nas características do projeto

Entrada AC 110V/220V selecionável via chave (se entrar 110V, sai 110V e vice-versa)
Bateria interna 12V X 7A
Saída 110VAC/220VAC acompanhando o padrão de entrada (se entrar 110V, sai 110V e vice-versa
Portas USB 5V de alta corrente via bateria (não usa o inversor)
Carregador inteligente integrado ao projeto (usa o mesmo transformador do inversor, que é chaveado quando há tensão AC na entrada e trabalha em modo normal)
Conector para banco de baterias auxiliares externo (máximo 28A, ou 3 baterias externas + 1 interna) alterado o projeto por conta da limitação do transformador de saída, que não justifica o banco externo tão largo, sendo possível adicionar apenas uma bateria extra de 12V X 7A (duas baterias no máximo, contando com a interna)
Monitor digital de carga da bateria com chave de liga/desliga - para poupar a bateria no modo inversor
Forma de onda modificada (ainda não mensurei qual a frequência exata de saída)
Chave AC para ligar/desligar as tomadas de saída (quando se quer manter o carregador ligado e as cargas desligadas)
Possibilidade de ligar o inversor às baterias automotivas, usando a tomada externa, para uso emergencial (como usar as saídas para iluminação noturna, ligar acessórios, usar o ferro de solda em reparos etc. e permite uma carga de forma controlada, é lenta, mas é possível se a bateria estiver com carga baixa que impeça a partida do motor)
Cooler interno assistido - em casos de recarga extrema, ou seja, baterias com baixa capacidade ou automotivas, o dissipador interno aquece bastante devido ao carregador ativo, sendo necessário resfriamento por cooler, que permanece parado em condições normais e somente é acionado nas condições extremas de uso

*** 21/08/2023

Testes de carga da bateria interna e smartphone via porta USB ocorreu com sucesso, embora gere bastante calor. O dissipador de calor precisou ser substituído para melhor troca de calor nessas condições, mesmo com o cooler atuando, a temperatura ficou alta para meus parâmetros de segurança e durabilidade dos projetos.

Com a substituição do dissipador e sem acionamento do cooler, a temperatura se mantém razoavelmente dentro do esperado, mas ainda bastante quente em condições extremas de carga. Estou reavaliando a utilização do cooler, talvez não seja mais necessário.

*** 03/09/2023

Iniciada a furação do gabinete para instalação das chaves e porta-fusíveis. Também foram definidas as posições de fixação internas dos componentes e algumas alterações nos dissipadores - de novo, aham - para que tudo caiba estrategicamente sem 'conflitos'. E acho que será necessário adicionar o cooler sim, dissipação é alta para manter os dissipadores enclausurados.

*** 08/09/2023

Praticamente 90% do projeto montado no gabinete e testado, tudo funcionando como deveria. Agora faltam os detalhes finais como LEDs indicadores e outros pormenores para finalização. Algumas alterações:

Portas USB 5V de alta corrente via bateria (não usa o inversor) com chave on/off e LED ~~azul~~ piscante indicador de funcionamento
Somente um LED indicador de status (Verde = rede elétrica, ligado, carregando bateria(s), saídas acionadas; Amarelo = modo bateria, sem rede elétrica presente, indicador de inversor ativo)
Chave no painel frontal para desativar o circuito inversor (serve para quando você quer apenas carregar baterias sem correr o risco de faltar energia elétrica e o inversor entrar em funcionamento)
Chave AC para ligar/desligar as tomadas de saída (quando se quer manter o carregador ligado e as cargas desligadas)

Chave AC principal controla as saídas: foi eliminado do projeto a chave para ligar e desligar as saídas porque é possível manter o carregador ativo (PW ON) com o inversor (gatilho) desativado; dessa forma, caso falte energia elétrica, as baterias não serão consumidas

*** 10/09/2023

Revisão e início da documentação do projeto, esquemas elétricos e características. Algumas alterações e pendências:

Somente um LED indicador de status (Verde = rede elétrica, ligado, carregando bateria(s), saídas acionadas; Amarelo = modo bateria, sem rede elétrica presente, indicador de inversor ativo)

Adicionado um LED a mais para indicar 'contato com a bateria' ao acionar a chave SW1 principal, já que nenhuma indicação ocorre quando o inversor está desabilitado; temos três LEDs principais, agora: contato com a bateria, AC in/carregador ON e inversor ON
Instalado o voltímetro digital no painel frontal, acionado na mesma chave que controla as portas USB
Analisando melhorias no circuito carregador - cut off preciso, maior capacidade de carga, estágios de carga lenta e carga rápida

*** 14/09/2023

Esquema elétrico pronto e faltando apenas pequenos detalhes para finalização do projeto. Algumas alterações e pendências:

Cut off calibrado para corte do carregamento e alternância para flutuação das baterias
Mantida corrente de carga atual (não será alterada a capacidade máxima de carga nem criados estágios de carga lenta e rápida)
~~Somente um LED indicador de status (Verde = rede elétrica, ligado, carregando bateria(s), saídas acionadas; Amarelo = modo bateria, sem rede elétrica presente, indicador de inversor ativo)~~

Após implementação de melhorias no projeto, será revisto o painel de LEDs indicadores

*** 17/09/2023

Revisão dos circuitos e alteração do LED de contato da bateria, que foi alterado para o voltímetro, que permanece aceso nessa condição. Calibrando circuito de proteção contra descarga profunda das baterias, será testado e validado a seguir.

*** 24/09/2023

Circuito de proteção contra descarga profunda das baterias validado e implementado no projeto, que passa a cortar o funcionamento do inversor quando a bateria atingir 10,5V. Nessa condição, o driver do inversor é interrompido e um LED é acionado juntamente com um buzzer contínuo. Driver controlador do cooler aprimorado e calibrado.

Algumas melhorias que serão estudadas a partir de agora, já que o projeto inicial se encontra concluído e em fase de testes contínuos para validar sua qualidade:

~~Lanterna embutida (luz ambiente)~~ não será implementado
~~Sinalizador pulsante de emergência~~ não será implementado
Bocal padrão E27 para instalação de lâmpada LED 110V/220V até 45W diretamente no inversor

*** 27/09/2023

Circuito carregador aprimorado na tensão de cut off (14,2V) e flutuação (13,4V) com regulação fina e validada.

*** 02/10/2023

Circuito cut off de proteção contra descargas profundas removido do projeto: como se trata de um inversor para uso em emergências, entende-se que a bateria pode ser sacrificada em casos extremos em prol de recarregar um celular, por exemplo
Instalado o bocal padrão E27 para instalação de qualquer lâmpada (preferencialmente LED, por questões de consumo) que seja bivolt 110V/220V até 60W, alimentada diretamente pelo inversor, funcionando como uma luminária de emergência
Implementado LED indicador de fusível aberto (proteção da bateria)

*** 06/10/2023

Últimas revisões do projeto e do esquema elétrico para publicação.

Fonte de bancada variável com LM 317 e TIP 36 1,2V a 16V x 5A com proteção

Session.

Desde a última vez que montei algum projeto, já até me mudei de cidade. Fazia tempo que não pegava algo pra fazer do início ao fim. Claro, alguns testes, circuitos pra validar e coisas assim eu até vinha fazendo, mas projeto mesmo, nenhum. Minha fonte de bancada conceito morreu um dia desses, não partia mais o Atmega. Como eu não tinha outro microcontrolador para queimar o programa e colocar no lugar, desativei todos os controles 'software' e liguei a potência dela direto. Funcionava normalmente, mas sem aquele monte de proteção que tinha via código. O que aconteceu? Deixei carregando uma bateria e deu aquecimento no dissipador, muito além do esperado. A potência se foi com um show de fumaça.

Como eu estava muito sem paciência pra desmontar e consertar ela - e bem no fundo, era mais uma fonte conceito do que qualquer outra coisa - acabei deixando de lado. Acabei não fazendo coisa alguma com ela e decidi partir pra uma nova fonte, à moda antiga, sem gadgets e bem raiz. É basicamente o mesmo esquema da anterior, na parte de potência, com poucas modificações, e com uma proteção contra curto-circuito e sobrecarga baseado em relé que corta totalmente o negativo da saída. Efetivo.

Não tem muito o que dizer sobre esse projeto: é só mais uma fonte de bancada. O dissipador é bruto, dos antigos processadores AMD, e segura facilmente o calorão gerado pelo TIP 36. O LM 317T conduz até certo ponto, sem se esforçar, e mesmo assim você deve fixá-lo no mesmo dissipador do transistor de potência para que ele possa monitorar a temperatura de trabalho do conjunto e possa habilitar proteção térmica, caso necessário.

Eu recomendo que você use um excelente dissipador de calor para não precisar de cooler. Vai por mim, o conjunto aquece muito a partir dos 3A. Também use pasta térmica sem miséria e aperte bem os parafusos com isoladores de mica, se possível.

Proteção contra curto e sobrecarga

É uma coisa bem simples: o relé de 24V trabalha com uma tensão de pouco mais de 10V por conta do resistor de 470R. Como a queda de tensão nos capacitores é grande quando há um curto ou uma sobrecarga, essa tensão de 10V cai mais ainda, desatracando o relé de forma natural, protegendo a fonte de danos e aquecimento desnecessário para suprimir o evento. Para rearmar a fonte, basta pressionar a chave SW2.

Ao ligar a fonte pela chave AC, sempre será necessário pressionar SW2 para armar o circuito pela primeira vez.

Esquema da fonte

Fiz um vídeo da fonte em funcionamento que inclui o teste de curto, imagens com a tampa aberta e outras informações sobre esse projeto:

Teste da proteção contra curto: https://youtube.com/shorts/1vpl1bLWPBQ

Por dentro da fonte: https://www.youtube.com/watch?v=YQxC8fJIrBc

Reparo monitor de vídeo Benq ET-0024-TA (tela TPM156B1 WX102TC REV. D2B)

Session.

Adoro produtos Benq. Tive contato com poucos até hoje, mas dá pra sentir o padrão de qualidade da marca. Esse é um monitor bem bacana que veio pra bancada com a tela toda branca - backlight acendendo mas sem nenhum sinal de vídeo na placa da tela. De primeira, já avisei ao cliente que provavelmente teria que substituir a tela, mas que eu avaliaria com mais calma em bancada. Abri o monitor, testei a fonte e a placa de sinal. Tudo em ordem. Resolvi levantar o plástico da placa de controle da tela pra dar aquela espiada marota e... fusível aberto! Esse fusível está entre os 5V que vem da placa de sinal e o regulador de 3,3V. Bom, já tinha algo a investigar, vai que dá conserto né? Nesse meio tempo, já tinha cotado essa tela com alguns fornecedores e até busquei no Mercado Livre, mas sem sucesso.

Testei quase tudo o que podia ser testado na placa da tela e não encontrei nada de suspeito que pudesse fazer o fusível abrir. Como não consegui reposição para a tela, fui pro tudo ou nada: fiz um jumper no fusível, deixei o multímetro medindo no ponto dos 3,3V e liguei o monitor... tensão de 3,3V no display do multímetro! Virei a tela e lá estava o sinal de vídeo, perfeito. Continuei com o monitor ligado e tocando os componentes da placa da tela, principalmente no regulador de 3,3V pra ver se algo estava aquecendo mas tudo estava em ordem.

Deixei mais horas ligado em teste e no final, tudo deu certo! Sempre que recebo monitores com essa característica, avalio a placa da tela. Não é sempre, mas às vezes a gente tem sorte e consegue um reparo fácil. Cliente sorrindo de orelha a orelha!

A mágica do reparo!

Fusível que abriu e regulador 3,3V

Placa da tela

Modelo do monitor

Tem que entregar limpo!

Fonte ajustável com duplo LM317 (quando não tem transistor em bancada pra montar booster!)

Session.

Dia desses precisei de uma fonte com precisos 20V que fornecesse 2.6A de pico. Simples, não é? Basta pegar um LM317 e colocar um transistor PNP parrudo formando aquele booster de corrente esperto e famoso. Mas faltou esse PNP parrudo e eu realmente tinha pressa em resolver isso. Solução rápida e cara: usar dois LM317 em paralelo para formar um booster mais especial.

Não é a solução mais elegante e nem de longe, a mais barata. Mas quando a situação requer uma solução rápida é que se revelam grandes ideias. Funciona perfeitamente sem qualquer problema, consegui alimentar a placa para verificar um reparo com sucesso e, de quebra, ainda coloquei em prática essa ~~gambiarra~~ ideia que tenho há muito tempo - que alguém por aí já deve ter tido algum dia. A vantagem é que você tem todas as proteções do CI ativas sem nenhuma modificação direta no esquema, é literalmente dois LM317 trabalhando como se fossem um só.

Só um aviso: se não tiver um dissipador parrudo, você precisará de um cooler para forçar a ventilação. O conjunto aquece bastante a partir dos 1,7A e sabemos que circuitos integrados reguladores não gostam de trabalhar muito quentes. Gostei tanto dessa solução inusitada que talvez até aprimore esse circuito aí, vamos ver.

Clica que amplia

Monte uma super fonte de bancada para testes e projetos de 1,2V a 20V até 5A

Devido ao grande sucesso do projeto da minha nova fonte de bancada e também pelo número expressivo de acessos naquele post, achei que já era hora de disponibilizar um novo projeto aqui no site. Para quem não sabe, este site é alimentado com minhas experiências diárias, meus projetos de uso próprio ou encomendados e nunca foi um site de referência para esquemas e projetos públicos. Se você buscar no site inteiro, encontrará poucos artigos técnicos que disponibilizam esquemas elétricos de circuitos - se não me falha a memória, o último grande projeto foi o pisca alerta para moto, que ainda tem milhares de acessos até hoje.

Por quê?

Para iniciantes ou veteranos, projetistas ou hobbistas, uma fonte de bancada digna é mandatório. Sempre montei as minhas fontes de laboratório, nunca comprei nenhuma e isso se tornou quase que uma filosofia diyPowered: construa seu próprio equipamento. Pena que a documentação dos meus projetos nunca foi tão religiosa quanto agora, tanto que só tenho registro de duas ou três das várias fontes de bancada que montei aqui no site.

A ideia é manter este projeto em aberto para que qualquer pessoa possa montar a sua fonte também. É um esquema simples, com componentes facilmente encontrados no mercado nacional, sem ajustes nutella e com uma qualidade altíssima. É para montar projetos, para testar equipamentos, para uso diário na batalha sem se entregar.

Princípios

A ideia aqui é ter força, qualidade e simplicidade. Utilizando como coração do projeto um dos mais queridos reguladores de tensão, o LM317T, a fonte é capaz de entregar toda a corrente disponível no transformador graças ao booster auxiliar provido pelo par de transistores Darlington TIP127. Um dos meus favoritos. O projeto utiliza um transformador de 16V+16V x 5A mas você pode utilizar outros transformadores com faixas diferentes de corrente e tensão, ou ainda utilizar enrolamento simples, sem TAP central. O circuito é versátil e várias configurações são possíveis alterando-se o transformador.

A etapa retificadora está superdimensionada e é recomendável mantê-la assim para evitar gargalos e aquecimentos desnecessários. Qualidade, lembra? Se você for utilizar um transformador com maior corrente, eles deverão ser alterados para entregar a corrente desejada com alguma folga. Os capacitores de 4700uF e 2200uF devem ser alterados caso a corrente máxima seja maior que 5A para manter a qualidade. Até 10A recomendo adicionar mais um capacitor de 4700uF antes dos resistores de 0,22R e substituir o capacitor de 2200uF por um de 4700uF. Lembrando que as tensões de trabalho devem ser respeitadas com um limite bem distante da máxima fornecida pelo transformador.

O LED 1 utilizado como piloto (indica que a fonte está ligada) e o LED 2 ground/lift são de 5mm vermelhos, por isso foram utilizados resistores limitadores de 4,7k. Se você for utilizar LEDs de outras cores ou formatos, recalcule estes resistores de forma a evitar aquecimento neles e também para que os LEDs trabalhem somente com a corrente necessária para serem iluminados, preferencialmente a menor corrente possível.

Ao alterar a faixa de tensão da fonte substituindo o transformador original do esquema, não ultrapassar 40V na entrada do LM317T, que é seu limite de operação - como margem de segurança, não ultrapassar os 33V.

Etapa de potência

Consiga um excelente dissipador de calor, sério. Os Darlingtons geram bastante calor em aplicações como essa e quanto mais frio eles puderem trabalhar, melhor. O LM317T - que também aquece bastante - deve ser montado no mesmo dissipador dos transistores, isolados entre si de preferência com mica, montado entre os transistores, ficando fixado no meio do dissipador com os dois transistores nas suas laterais. Dessa forma, o integrado consegue gerenciar a temperatura de trabalho do conjunto de forma muito eficaz, protegendo a fonte em um possível sobreaquecimento. O torque dos componentes no dissipador deve ser controlado, nem muito e nem pouco, para que toda a superfície dos componentes esteja em contato com o dissipador, aumentando a eficiência da transferência de calor. Pasta térmica é fundamental em ambos os lados dos isoladores. Os diodos 1N4007 não devem ser esquecidos, eles protegem o integrado regulador LM317T.

Quando for montar a fonte no método ponto a ponto (P2P) opte por encurtar ao máximo a distância entre os componentes, aumentando a eficiência do conjunto, e utilize fiação de bitola compatível com a corrente máxima. Em casos de placa de circuito impresso, é extremamente importante traçar largas trilhas para os pontos de alta corrente e também mantendo a distância segura entre elas e as trilhas menores.

Duplo TIP

É sabido que o TIP127 fornece 5A de corrente máxima. Daí você deve estar se perguntando o porquê de ser utilizado em par nessa fonte. Simples: qualidade. Podemos dividir a carga máxima para dois transistores ao invés de utilizar a capacidade máxima do componente, aumentando a vida útil e reduzindo a geração de calor. Para 5A de corrente máxima, cada um trabalharia metade da carga tornando o conjunto de saída seguro. Para cargas maiores que 5A, utilize um transformador de maior corrente e aumente o número de TIP127 na saída de acordo com a corrente máxima do transformador, mantendo uma margem de segurança de pelo menos 2A.

O ajuste da tensão de saída é feito pelo potenciômetro linear de 5k. Não utilize valores maiores, a precisão no ajuste ficará prejudicada. Os valores possíveis ficam entre 1,2V e 20V com o transformador original do esquema.

Ground/lift

Fontes de qualidade geralmente trazem essa função. Serve para isolar o ground (o comum interno, negativo, GND) do terra (o terra físico, chassis, externo) com uma simples chave, o que é muito útil em várias ocasiões. O LED 2 é iluminado quando o terra externo se une ao ground interno e se apaga quando são desconectados.

O terra (chassis) está conectado o tempo todo unindo o gabinete metálico ao terra externo mas não está conectado ao ground da fonte (negativo, GND) enquanto a chave estiver desligada.

Considerações finais

Este esquema é quase o mesmo da minha atual fonte de bancada, a AT5. Portando, é um circuito maduro e testado. Melhor que isso, é um circuito em uso. Tudo funciona perfeitamente, sem qualquer problema. Algumas atualizações poderão ser feitas com o passar do tempo, e serão publicadas aqui para que todos possam ter acesso ao material.

Sempre me perguntam qual o software que eu utilizo para gerar esses esquemas e é ExpressPCB na versão Classic. Não é o mais completo e alguns componentes eu preciso improvisar porque ele não traz na lista, mas até hoje foi o único que consegui trabalhar de forma intuitiva. E é gratuito.

** 20/01/2021

Fiz com muito cuidado e tempo um layout para confecção de placa de circuito impresso pra essa super fonte. Lembrando que precisa espelhar o layout pra poder imprimir, ele está em modo de visualização nos PDFs. Lembrando que essa PCI é para a versão 1.0 da fonte, a primeira versão que está no esquema elétrico ali em cima.

Baixe aqui os arquivos em PDF. Pads na placa marcados como A, B, C e D são jumpers.

** 21/01/2021

Para agradar a gregos e troianos, aqui vai o link do PDF contendo o layout já espelhado. Basta imprimir em tamanho real e pronto. Boa montagem!

Troca do gabinete do meu trafo de ferramentas e bancada

Faz muito tempo que tenho esse trafo, praticamente 8 anos. Como já disse aqui antes, minhas ferramentas elétricas vieram do sudeste onde as instalações elétricas residenciais monofásicas são 127V. Aqui no Sul, é 220V. Logo, tinha um problema. Mas essa história eu já contei e se você quiser saber, corre lá na postagem da época!

Aquele gabinete plástico da Enermax não durou muito tempo porque o Cícero (meu finado Labrador) estava correndo pela casa e se enroscou na extensão que estava ligada no trafo, jogando ele de uma mesa diretamente no chão. Nem preciso dizer que se despedaçou por completo né. Como tinha um gabinete plástico de um no-break APC, acabei usando na época. Esse gabinete APC é muito elegante, tem bastante ventilação mas também é bastante frágil para suportar esse trafo dentro, e alguns meses depois, trincas apareceram em toda a lateral... Por sorte, consegui um gabinete metálico bem grande de um estabilizador de tensão antigo que estava com o trafo queimado - e por mais sorte ainda tirei fotos dele antes de descartá-lo no Eco Ponto aqui da cidade, adoro registros - que me serviu até ontem. Esse gabinete já estava bastante enferrujado em algumas partes e ainda tinha um conjunto de tomadas padrão antigo com bastante mal contato, o que era um problema quase sempre. Daí, na última semana me apareceu esse estabilizador podre de sujo que nem pensei duas vezes antes de pegar. Vejo muito potencial nas coisas que são jogadas fora e quando pego é porque vai sair algo bom.

Limpando o gabinete e removendo o amarelado dos plásticos

Falando em gabinetes antigos, geralmente são brancos. E como você deve saber, partes plásticas brancas tendem ao amarelamento com o passar dos anos. Dica pra você: desmonte todo o gabinete, deixe de molho num balde sob imersão numa solução de água, sabão em pó e água sanitária por 24 horas. Grande parte da sujeira vai se soldar, bastando para isso esfregar. O amarelado das partes plásticas não vai sair mesmo, mas aqui vai o grand finale: pegue água oxigenada volume 40, passe em toda a superfície das partes plásticas amareladas sem piedade, deixe uma bangunça mesmo. Embrulhe essa peça em plástico filme ou algum saco plástico transparente e deixe exposto ao sol por pelo menos 3 horas. A grande maioria dos casos, é resolvida na primeira aplicação, mas se ainda estiver amarelado, repita o processo lavando a peça por completo, secando bem antes da nova aplicação. Pena eu não ter tirado fotos desse gabinete antes do processo, porque ficou muito bom.

Tempo recorde ou necessidade?!

Em menos de 48 horas transplantei o trafo bisonho pro gabinete novo e como sou chato e adoro uma complicação, meti várias melhorias nele: tem filtro básico na entrada 220V e filtro aprimorado na linha dos 120V. Tem fusíveis dedicados para as duas linhas de trabalho, LED indicador de energizado e LED indicador de saída energizada. E para deixar com fino trato, um voltímetro digital LED em vermelho na frente. Debochado, esse trem. Não é um trafo isolador, mas é um trafo que ainda vai me atender bastante. E não uso ele somente pra furadeira e serra tico-tico, antes que me pergunte: uso esse cara em bancada para reparo e teste de equipamentos que não possuem bivolt. São 1000VA prometidos pela Enermax que provavelmente são entregues porque já fiz esse trafo trabalhar forte e não cai tensão nem abre o bico.

Como usar voltímetro DC para medir AC?

Para fins de informação nerd, esse voltímetro é herdado da minha fonte antiga, a F5812ADJ, atualmente aposentada e doadora de órgãos. E como eu fiz pra que um voltímetro DC medisse AC?! Simples, jovem. Esse trafo - e todos os trafos que já reaproveitei de no-break e estabilizador - possui um ou mais enrolamentos que podem ser utilizados para diversos fins, apenas se deve ter cuidado porque alguns deles não são isolados da rede elétrica. Este trafo, em específico, possui um enrolamento de 10V que retificado, passa para 14V em aberto. Como ele foi feito para acionar relés e um LED indicador de ligado naquelas placas infames dos estabilizadores, tem corrente mais que suficiente para outras coisas. Na sua versão anterior, naquele gabinete antigo e metálico, ele alimentava um cooler e um LED. Sim, esse trafo aquece bastante e como o utilizava de forma recorrente, achei por bem fazer isso. Agora, com uso mais restrito, optei por não mais utilizar o cooler e adicionei algumas funções bacanas ao carinha. Então, sem mais delongas, como esse enrolamento faz parte de todo o conjunto, é óbvio que ele sofre interferência direta de qualquer queda ou incremento de tensão. Se eu já tenho um enrolamento pronto para uso, por que eu colocaria um trafo dedicado para esta finalidade?! Claro que descontadas as correntes de trabalho dos LEDs, relé e o próprio voltímetro, calibrei por meio de trimpot a tensão a ser monitorada e pronto. Variações são mostradas com perfeição pelo voltímetro, sem maiores dores ou circuitos mirabolantes e desnecessários.

Essa modalidade de medir tensão AC é uma das mesmas que podem ser utilizadas para a esta função quando utilizamos ATMEGA ou outros microcontroladores. Não esqueça de cobrir o ponto decimal do display com fita isolante ou marcador permanente senão vai mostrar 12.0V ao invés de 120V.

Ligando o monstro

Ao energizar o trafo, o LED amarelo permanece iluminado. Esse LED amarelo é um indicador de que há energia no pós-fusível. Dessa forma, o trafo também está energizado para gerar a famosa tensão de stand by. Ok, ok, ok; vamos lá, nutellinha: a coisa aqui é feita para aproveitar peças, reduzir o desperdício, poupar o meio ambiente, consumir o mínimo de recursos próprios, trabalhar com elegância e inteligência. Não tenho mamãe, papai ou aquele patrocínio cool que você tem. Logo, foi assim: não tinha uma chave de pressão que pudesse substituir a original do equipamento, que estava deteriorada, e não iria comprar uma. A opção foi utilizar uma chave menor, de baixa capacidade para acionar um relé e abrir a saída dos 120V. E tudo isso eu tinha em casa. Perfeito!