Projeto · Fonte de alimentação DC dual (±12V)
Contexto
Cada grupo (2 a 3 alunos) projeta, monta e testa uma fonte de alimentação DC dual ±12 V, típica em circuitos de áudio e amplificadores operacionais. A fonte inclui os quatro blocos fundamentais: transformador, retificação, filtragem e regulação. O projeto integra todos os conteúdos da UC01995.
Produto final: fonte dual ±12 V funcional, montada em placa universal soldada (a breadboard serve apenas para ensaios de baixa corrente, no secundário), com relatório de medições e parâmetros validados.
Especificações a cumprir
| Parâmetro | Valor alvo |
|---|---|
| Tensões de saída | +12 V ± 5% e −12 V ± 5% |
| Corrente máxima por canal | 500 mA |
| Ripple máximo (sem carga) | < 200 mV |
| Ripple máximo (500 mA) | < 500 mV |
| Regulação de linha | Variação < 5% para ±10% da tensão de entrada |
| Proteção | Fusível lento no primário; díodo de proteção em cada regulador (da saída para a entrada) |
| Segurança | A rede de 230 V liga-se apenas ao primário de um transformador comercial isolado, com fusível, montado fora da breadboard |
Fases
Fase 1 · 2h
Design e lista de materiais
- Calcular o transformador necessário (tensão e corrente do secundário), com a rede a −10 %
- Dimensionar os díodos (PIV, If)
- Calcular os condensadores de filtro (ripple admitido à entrada dos reguladores, a 500 mA) e a sua tensão nominal pelo pior caso (rede a +10 %)
- Selecionar os reguladores (7812 e 7912) e os díodos de proteção
- Elaborar esquema e BOM (Bill of Materials)
Esquema do circuito + BOM completa + folha de cálculos justificada.
Fase 2 · 2h
Montagem
- Montar a fonte em placa universal soldada: correntes de 500 mA por canal e picos de ampere nos díodos não se montam em breadboard
- A rede de 230 V liga-se apenas ao primário de um transformador comercial isolado, com fusível, montado fora da placa e protegido; a placa recebe só o secundário
- Respeitar a ordem: primeiro os quatro díodos (D1 a D4), montados como dois retificadores de onda completa sobre o secundário com ponto médio, depois o filtro, depois a regulação
- Verificar polaridades de todos os condensadores eletrolíticos antes de ligar
- O 7912 não tem a pinagem do 7812 e a sua patilha está ligada à entrada negativa: confirmar a pinagem na datasheet e usar dissipadores separados ou isolar a patilha com mica e casquilho
- Instalar o fusível de ação lenta no primário, acima da corrente nominal do primário do transformador usado e conforme a datasheet do transformador
- Antes de tocar no circuito, desligar e descarregar C1 e C2 (resistência de 10 kΩ em paralelo) e confirmar a tensão no multímetro
- Usar óculos de proteção na primeira ligação
Montagem física funcional (fotografia ou placa para avaliação).
Fase 3 · 3h
Teste e medição
Realizar todas as medições na tabela de resultados (ver abaixo), com e sem carga. Medir primeiro em vazio, com uma só massa no osciloscópio, e descarregar os condensadores antes de mexer no circuito.
Equipamentos necessários:
- Multímetro DC (medição de tensões DC)
- Osciloscópio (medição de ripple)
- Fonte de corrente / resistências de carga (10 W, para simular 500 mA)
- Alicates de bico e chave de fendas
Tabela de medições completa com todos os valores anotados.
Fase 4 · 2h
Análise e relatório
- Comparar valores medidos com valores calculados e especificados
- Identificar e explicar desvios (se existirem)
- Propor melhorias (ex: dissipadores maiores, filtragem adicional à saída, proteção de curto-circuito)
- Apresentação de 5 min ao professor
Relatório final (máx. 4 páginas A4) + apresentação.
Fase 5 · 1h
Demonstração e avaliação
- Apresentar a fonte funcional ao professor
- Responder a perguntas sobre o dimensionamento
- Demonstrar a medição de ripple com osciloscópio
Demonstração ao vivo + resposta oral a 3 perguntas do professor.
Tabela de medições obrigatórias
| # | Ponto de medição | Condição | Instrumento | Valor medido |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Secundário do trafo (AC) | Sem carga | Multímetro ACV | ___ V RMS |
| 2 | Saída ponte +12 (DC) | Sem carga | Multímetro DCV | ___ V |
| 3 | Saída ponte −12 (DC) | Sem carga | Multímetro DCV | ___ V |
| 4 | Ripple saída +12 | Sem carga | Osciloscópio (AC) | ___ mV |
| 5 | Ripple saída −12 | Sem carga | Osciloscópio (AC) | ___ mV |
| 6 | Saída regulada +12 | Sem carga | Multímetro DCV | ___ V |
| 7 | Saída regulada −12 | Sem carga | Multímetro DCV | ___ V |
| 8 | Saída regulada +12 | 500 mA | Multímetro DCV | ___ V |
| 9 | Saída regulada −12 | 500 mA | Multímetro DCV | ___ V |
| 10 | Ripple saída +12 | 500 mA | Osciloscópio (AC) | ___ mV |
| 11 | Ripple saída −12 | 500 mA | Osciloscópio (AC) | ___ mV |
| 12 | Temperatura do regulador | 500 mA / 5 min | Termómetro IR | ___ °C |
Critérios de avaliação
| Item | Peso | Descritores |
|---|---|---|
| Design e BOM (Fase 1) | 25% | Cálculos corretos, todos os componentes especificados, esquema legível |
| Montagem (Fase 2) | 20% | Organização, polaridades corretas, segurança (rede fora da breadboard, descarga dos condensadores, óculos), ausência de curto-circuitos |
| Medições (Fase 3) | 25% | Tabela completa, valores dentro das especificações, uso correto dos instrumentos |
| Relatório (Fase 4) | 20% | Comparação teórico/real, análise de desvios, proposta de melhorias, clareza |
| Demonstração (Fase 5) | 10% | Resposta oral correta, fonte funcional demonstrada ao vivo |