Fontes sem
transformadores são ideais para
alimentar circuitos eletrônicos em que o isolamento da rede não é fator
importante no projeto. Ocorre quando o aparelho está totalmente dentro de uma
caixa isolada sem o perigo de contato com qualquer parte energizada. São usadas
para alimentar aparelhos de baixo consumo, até uns 100 mA, porque daí pra cima
os componentes se tornam grandes e dispendiosos.
Estas fontes
usam como elementos redutores de tensão a reatância capacitiva dos capacitores.
Um capacitor apresenta uma impedância (medida em ohms) que depende do seu valor
e da freqüência que está sendo aplicada a ele. Resumindo, um capacitor
comporta-se como um resistor para a corrente alternada.
Por exemplo: um
capacitor de 330 nF, na frequencia da rede de 60 hz, comporta-se como um
resistor de 8.042 ohm
Este valor pode ser
facilmente calculado pela fórmula abaixo:
Onde:
ZC é a reatância capacitiva em ohm
𝝅 é uma constante que vale 3,1415
f é a freqüência da rede
C é a capacitância em farads
Podemos ligar um capacitor em série com um resistor para formar
um divisor de tensão que funcionará normalmente em corrente alternada e com a
vantagem de não dissipar potencia, portanto, não esquentar.
Uma configuração básica desta fonte está na figura abaixo
Vamos supor que a lâmpada é de 6 V e uma corrente de 20 mA.
Temos então que calcular qual é a reatância que deve apresentar o capacitor
para formar o divisor. Começamos calculando a resistência da lâmpada que será:
A seguir determinamos a impedância do circuito (Z) todo para que
em 110V ele forneça 20 mA (0,02A).
Agora podemos calcular a reatância capacitiva necessária:
Calculando o capacitor:
O valor comercial mais próximo é 470 nF e a tensão de isolamento
deve ser maior que 200% da tensão rede. Um de 250 V atende o projeto.
Melhorando a regulação:
Para melhorar a regulação da fonte, podemos acrescentar um zener
ao circuito, porque a tensão num divisor altera conforme a carga no circuito. A
tensão do zener será a mesma da lâmpada e a corrente será de 0,02A.
A potencia dissipado no diodo zener será então:
Para o zener não aquecer muito, usaremos um de 400 mW.
A título de curiosidade vamos calcular a corrente máxima que um
diodo de 400 mW pode suportar:
Sendo:
Pmax é a potencia do zener (400 mW)
Resumindo, as fontes
FAST podem ser um excelente alternativa para alimentar pequenos aparelhos de
baixo consumo a partir da rede elétrica e no entanto, é preciso ter muito
cuidado com seu isolamento.
