Trabalho - Fonte de Tensão Simétrica - 2024-1

1 de 6 Escola Politécnica Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação Dispositivos Eletrônicos – ENGC41 Trabalho Opcional No. 1 – Semestre 2024.1 Projetar e simular o desempenho de uma fonte de tensão simétrica regulada convencional, utilizando um regulador discreto com diodo Zener e transistor bipolar de junção, como ilustrado na Fig. 1, para fornecer uma tensão na saída mais próxima possível do valor indicado na Tabela 1, para a máxima corrente de carga também indicada, com fator de ripple não superior a 0,3 %, obtido por simulação. Para proceder aos cálculos e à simulação: (i) No diagrama esquemático do circuito no simulador, em lugar do transformador, deve-se utilizar uma ou duas fontes senoidais de 60 Hz com amplitude correspondente à do terminal secundário de um dos transformadores da Tabela 2, supondo-se uma tensão eficaz de 127 V no terminal primário. Assuma que a máxima corrente do transformador é compatível com as especificações do projeto. (ii) O tipo do retificador (meia onda, onda completa com dois diodos ou ponte retificadora) fica a critério do estudante. (iii) Deve-se escolher um valor comercial para o capacitor do filtro e para a resistência R1(2) de acordo a série E-12: 10 – 12 – 15 – 18 – 22 – 27 – 33 – 39 – 47 – 56 – 68 – 82 vezes uma potência de 10. (iv) Deve-se escolher um diodo Zener disponível na biblioteca do simulador e devem ser utilizadas informações de seu datasheet, bem como obtidas por simulação de sua característica. (v) Deve-se escolher um diodo retificador disponível na biblioteca do simulador e devem ser utilizadas informações de seus datasheets. Para os transistores bipolares, deve-se escolher um par casado, e podem ser utilizados dispositivos disponíveis na biblioteca do simulador ou externos, este último através de modelos SPICE obtidos da internet e salvos em arquivo de texto. (vi) As potências e correntes máximas especificadas nos datasheets do diodo Zener e do transistor bipolar devem ser compatíveis com as especificações do projeto. O mesmo vale para a corrente de pico repetitiva do diodo retificador. (vii) A resistência de carga deve ser ajustada em um valor fictício (não necessariamente comercial) que resulte na máxima corrente de saída especificada, conforme a tensão de saída regulada. (viii) O fator de ripple deve ser aferido por simulação, por meio da expressão: r% = ∆V 2√3VDC 100% (1) sendo V = vOUTmáx – vOUTmin e VDC = (vOUTmáx + vOUTmin)/2, com os valores vOUTmáx e vOUTmin lidos no gráfico da forma de onda da tensão de saída vOUT(t). O valor médio também pode ser obtido da utilização de operações matemáticas através da diretiva “.MEASURE”. 2 de 6 A documentação a ser entregue consiste de: (a) Memória de cálculo do projeto em arquivo do tipo PDF (sugere-se utilizar o JupyterLab). (b) Um gráfico contendo conjuntamente as formas de onda simuladas da tensão de entrada vIN (fonte que modela o secundário do transformador), da tensão sobre o capacitor do filtro vCAPk e da tensão de saída vOUTk, com escala adequada de visualização. (c) Um gráfico com a forma de onda da tensão na saída, em escala adequada de visualização dos valores vOUTkmáx e vOUTkmin utilizados no cálculo do fator de ripple. (d) O valor do fator de ripple obtido para as saídas positiva e negativa. (e) Apresentar uma tabela com a indicação dos principais parâmetros de especificação (valor nominal, máximo para corrente, tensão, potência, etc.) de todos os componentes projetados que estão indicados na Fig. 1, seguido dos valores simulados. (f) Anexar o datasheet dos diodos e transistores utilizados. (g) Anexar todos os arquivos necessários a reprodução da simulação, sob pena de ser retirado 50% da pontuação total do trabalho. Fig. 1. Fonte de tensão simétrica regulada convencional. 3 de 6 Tabela 1 – Especificações dos projetos No. Estudante Tensão de saída (V) Corrente máxima na saída (mA) 1/30 4 V 40 2/31 80 3/32 6 V 40 4/33 80 5/34 7 V 40 6/35 80 7/36 8 V 40 8/37 80 9 9 V 40 10 80 11 10 V 80 12 160 13 11 V 80 15 160 16 12 V 80 17 160 18 14 V 80 19 160 20 15 V 80 21 160 22 17 V 150 23 300 24 19 V 150 25 300 26 21 V 150 27 300 28 25 V 150 29 300 Tabela 2 – Transformadores (razões de transformação) Valor eficaz no primário Valor eficaz no secundário Sem derivação central Com derivação central 127 V 9 V 9 V.0.9 V 127 V 12 V 12 V.0.12 V 127 V 15 V 15 V.0.15 V 127 V 18 V 18 V.0.18 V 127 V 24 V 24 V.0.24 V 127 V 35 V 35 V.0.35 V 4 de 6 RELAÇÃO DE ESTUDANTES T01 1 EDUARDO VITOR DOS SANTOS SILVA E SILVA 2 ERICK BRAGANÇA MARTINS SANTOS 3 GUILHERME ROCHA GONCALVES 4 LAYS DA SILVA ANUNCIACAO 5 LEONARDO JARBAS TAVARES LUZ 6 LUCAS OLIVEIRA LIMA PORTO MAIA 7 LUIS FELIPE SANTANA DOS SANTOS 8 LUIS FILIPE AZEVEDO LEITE LIMA 9 LUIS VICENTE ARAUJO BARROS 10 MATEUS REIS OLIVEIRA 11 MATEUS SOUZA SANTANA 12 RAPHAEL ALMEIDA GONÇALVES 13 UERLEIS DE SOUZA NUNES 14 YURE CARNEIRO DE OLIVEIRA 5 de 6 RELAÇÃO DE ESTUDANTES T02 1 ATILA GRACAS CORREIA 2 BRENNO DE ANDRADE ANDRADE 3 EDUARDO MORAES TAVARES 4 EMERSON BRANDAO DA SILVA 5 FABIO MIGUEL MASCARENHAS DOS SANTOS 6 FELIPE DANIEL DA SILVEIRA CRUZ FRANCA 7 FELIPE FIGUEIREDO PORTO 8 GABRIEL GUERREIRO FERREIRA LIMA COSTA 9 GABRIEL MOREIRA FERREIRA 10 GABRIEL SANTOS RODRIGUEZ BEZERRA 11 GERSON DANIEL SANTOS MARQUES 12 GILSON BATISTA DA CRUZ 13 HENRIQUE ALBERNAZ ALVES AZOUBEL 14 HEVERTON SILVA DOS REIS 15 IGOR GIOVANNI GOMES SILVA 16 JOÃO ANTONIO PIMENTEL FERNANDES SANTOS 17 JOAO PEDRO DA SILVA CERQUEIRA 18 JOSÉ RAIMUNDO ALVES DOS SANTOS JUNIOR 19 LADSON JOSE DOS SANTOS FILHO 20 LAURINNE LORENNA CRISTINA TOSCANO LIRA DE OLIVEIRA 21 LEVI NOGUEIRA MURICI 22 LUANA BRITO FERNANDES 23 MARCIO GABRIEL ALVES TRINDADE 24 MIGUEL FELICIANO MOTA ALVES 25 PEDRO ALMERIO MARAMBAIA DINIZ SANTOS 26 PEDRO DANIEL SILVA DA CONCEIÇÃO 27 RAFAEL FLORENCIO DA COSTA PONDE 28 RENILTON RIBEIRO ALMEIDA 6 de 6 29 RODRIGO FREITAS SA BARRETTO 30 RODRIGO MATOS PEIXOTO 31 RUAN CARDOSO DOS SANTOS 32 THEO CRUZ DE ABREU FARIAS 33 THIAGO LUIGI MARINHO DE MELLO 34 VICTOR GERIN DE LACERDA 35 VINICIUS SILVA DE JESUS 36 WÉCIO SANTANA MACHADO 37 YURI NASCIMENTO ARGOLO