Fonte simétrica para amplificadores de áudio de potência

Fonte simétrica para amplificadores de áudio de potência +- volts com transformador, retificadores e capacitores de filtro

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Amplificadores de potência que fornecem uma potência razoável requer uma fonte de alimentação dimensionada de acordo com o circuito. A maioria dos circuitos amplificadores requer uma fonte do tipo simétrica +-V. O esquema da fonte apresenta uma montagem tradicional de fonte simétrica não regulada com transformador, retificadores e grandes capacitores de filtro.

Os diodos para o circuito deve ser dimensionado de acordo com o amplificador a ser utilizado. Os capacitores eletrolítico devem ser de cerca de ao menos 1000µF para cada ampere de corrente utilizado na alimentação do amplificador.
Uma boa filtragem da fonte é o que garante a excelente qualidade do som em sistemas hi-fi.

Transformador para o circuito da fonte
O valor da tensão final, que alimentará o circuito, pode ser calculado através da seguinte fórmula:
Tf = (1,4142 x Ti) – 0,5
Tf = tensão final (DC)
Ti = tensão na saída do transformador (AC)
0,5 = Queda de tensão no diodo

Tensão do trafo a partir da tensão da fonte que pretendemos
Ti = (TF/1,4142) + 0,5

Potência do trafo
Exemplo: vamos utilizar um amplificador Classe AB de 200W de potência total.
Sabemos que classe AB terá rendimento de cerca de 60%.
Logo: Pt = Pa(Pa x 0,4) = Pt = 200 (200×0,4) = 280 Watts
Pt= Potência do trafo
Pa = Potência do amplificador

Tensão do trafo para nosso amplificador
Vamos supor que a tensão máxima de alimentação seja +-40V (80V)
Ti = (TF/1,4142) + 0,5 = Ti = (80/1,4142) + 0,5 = 57,06
Como o trafo é duplo temos 57,06/2 = 28,53
Utilizaremos o valor comercial próximo menor que é este valor encontrado, neste caso um transformador de 28V + 28V.

Corrente do transformador
Pela lei de Ohm -> I = P/V
V = 56 V
P = 280 W
I = 280/56 = 5A

Para o nosso caso de amplificador Classe AB de 200W, precisamos de um transformador de 28+28V/5A.

Escolha dos diodos
Parâmetros para escolha do diodo:
VRRM (Maximum Repetitive Reverse Voltage) – Tensão reversa repetitiva máxima
IFAV (Average Forward Rectified Current) – Corrente média máxima
No nosso caso
VRRM =Vp
IFAV = ImX1,414

Im =  Corrente média na carga
Vp = Tensão de pico

No nosso caso de estudo:
VRRM = 40V
IFAV = 1,414 x 3,5 = 4,94 A
Então vamos escolher que atenda a este parâmetros, como mínimo 30% a mais.

Capacitores da fonte
Fórmula prática para encontrar o capacitor:
C=I/(2xF
xVr)
C = Capacidade do capacitor em Farad
I = corrente DC do circuito
F = Frequência de alimentação em Hertz
2 = Fator de correção para frequência em um retificador de onda completa
Vr = Tensão de ripple admitida para o circuito.

Corrente DC (I)
Vamos dividir a potência de consumo total para determinar a corrente de cada lado da fonte.
280W/2 = 140W então I=140W/40VDC = 3,5A

Tensão de riple (Vr)
Considere:
3 a 5% = Muito bom
Até 7% = Bom
Até 10% = Regular
Esta tensão depende do objetivo de seu projeto e do seu bolso.
Vamos ficar com 7%
I = 3,5A
F = 60Hz
Vr = 40V * (7 / 100) = 2,8V
Com os dados que temos:
C = 3,5A / (2 x60 X 1,6) = 0,01041F  ou 10.410µF

Utilizaremos capacitor de valor comercial de 10.000µF no nosso projeto.
Repare que quando se diz que alta capacitância é bom para os graves, é justamente no momento que o amplificador está requisitando de alta corrente da fonte de alimentação.

Resistor para o led
R = (Vfonte – Vled) / Iled
No nosso caso com led vermelho:
R = 40V – 2V/20×10-3 = 1900 Ohms
Para potência, utilizamos a lei de Ohm
P= V2/R = 40 2/1900 = 0,842 W
Utilizaremos de 2,2Kohms 1W

Leds
Cor do led Tensão (V) Corrente (mA)
Vermelho 1,8 – 2V 20mA
Amarelo 1,8 – 2V 20mA
Laranja 1,8 – 2V 20mA
Verde 2 – 2,5V 20mA
Azul 3V – 3,5V 20mA
Branco 3 – 3,5V 20mA

Atenção: Se você utilizar uma fonte que fornece tensão maior que o circuito do amplificador precise os transistores de potência ou o circuito integrado irá torrar. Os circuitos de amplificadores normalmente aceitam vários valores de tensão de alimentação, então se você utilizar o valor mínimo terá menos potência, usará um dissipador menor e capacitores com tensão de trabalho menor.

Estava aqui pensando, é meio complicado saber a potência do danado do transformador tendo em vista que a maioria da potência declarada nos circuitos e datasheets é superdimensionada (marketing).

Então mesmo que um integrado não consiga fornecer uma potência tão alta mesmo assim é declarada essa potência. Assim não sabemos a potência real do trafo. Acho melhor seguir a dica do Nabuco e testar o amplificador usando uma fonte parruda, medir a corrente e depois determinar qual a potência que o trafo deve ter.

Assim saberemos quantos va’s nosso trafo deve ter.

Um amplificador de 75 watts vai cair pra menos disso e consequente a potência do trafo também.

Um abraço ao amigo ‘Leonardo Baraldi‘ pelo alerta.

Qual transformador utilizar toroidal ou núcleo E+i.
Quando bem construídos qualquer um pode ser utilizado, a vantagem do toroidal é que são mais eficientes, menores e mais leves que os transformadores com núcleo E+I. Também emitem menos EMI (interferência eletromagnética). A desvantagem é que o transformador toroidal é mais caro.

Onde conseguir o transformador e os capacitores para montagem da fonte
Existem vários fornecedores desses tipos de componentes eletrônicos que vendem pela internet e despacham para todo País.

Sobre o circuito da fonte
Os resistores R2 e R5 são componentes de segurança, pois descarregam os grandes capacitores quando o amplificador é desligado. C7 e C8 são capacitores bypass, e as redes RC R4/C13 e R5/C14 reduzem a indutância parasita dos grandes eletrolítico, isso melhora o desempenho da fonte nas altas frequências e o desempenho do amplificador nas cargas complexas. O led indica o funcionamento da fonte e deve ser colocado no painel do amplificador. Para segurança do circuito deve ser utilizado fusível na linha de 220v na fonte e na ligação da fonte com o circuito do amplificador.
O circuito da fonte pode ser colocado na mesma caixa onde for montado o amplificador de potência.

1. Fonte 01 – Utilizando diodos TO-220

Esquema da fonte de alimentação

Sugestão de placa de circuito impresso para montagem da fonte

fonte amplificador pci Fonte simétrica para amplificadores de áudio de potência placa de circuito impresso Fontes Circuitos

Placa de circuito impresso sugestão de montagem lado dos componentes

fonte amplificador comp Fonte simétrica para amplificadores de áudio de potência placa de circuito impresso Fontes Circuitos

Lista de material

Componentes Valor
Resistores
R1 2.2K – Resistor 1W
R2, R3 2.2K – Resistor de 3 a 5W
R4, R5 1
Capacitores
C1, C2, C3, C4 10n – Capacitor cerâmico
C5, C6, C9, C10 3300µF a 4700µF- Capacitor Eletrolítico (Opcional)
C7, C8, C13, C14 100n – Capacitor cerâmico
C11, C12 10.000µF – Capacitor Eletrolítico
Semicondutores
D1, D2, D3, D4 MUR860 ou equivalente
LED1 Led vermelho
Conectores
DC Conector bloco de terminal pinos – Saída
AC Conector bloco de terminal pinos – Ligar o transformador
Diversos
Placa de circuito impresso, solda, fios, transformador de acordo com o projeto,, Caixa , etc.

Download dos arquivos para montagem em PDF

2. Fonte 02 – utilizando ponte retificadora

Esquema da fonte de alimentação

fonte-simetrica-ponte-retificadora-esquemaSugestão de placa de circuito impresso

fonte-simetrica-ponte-retificadora-pcbPlaca de circuito impresso lado dos componentes

fonte-simetrica-ponte-retificadora
Lista de componentes

Componentes Valor
Resistores
R1 10K – Resistor 1/4W
R2, R3 2.2K – Resistor de 3 a 5W
R4, R5 1
Capacitores
C1, C2, C3, C4 10n – Capacitor cerâmico
C5, C6, C9, C10 3300µF a 4700µF- Capacitor Eletrolítico (Opcional)
C7, C8, C13, C14 100n – Capacitor cerâmico
C11, C12 10.000µF – Capacitor Eletrolítico
Semicondutores
B1 Ponte retificadora a partir de 10A /300V
LED1 Led vermelho
Conectores
DC Conector bloco de terminal pinos – Saída
AC Conector bloco de terminal pinos – Ligar o transformador
Diversos
Placa de circuito impresso, solda, fios, transformador de acordo com o projeto,, Caixa , etc.

*A ponte retificadora deve ser dotada de radiador de calor

Download dos arquivos para montagem em PDF

3. Fonte 03 – utilizando diodos 10A10

Esquema da fonte de alimentação
fonte-simetrica-esquema-diodo
Sugestão de placa de circuito impresso
fonte-simetrica-placa-diodo
Placa de circuito impresso lado dos componentes
fonte-simetrica-componente-diodo
Lista de componentes

Componentes Valor
Resistores
R1 2.2K – Resistor 1W
R2, R3 2.2K – Resistor de 3 a 5W
R4, R5 1 Ohms
Capacitores
C1, C2, C3, C4 10n – Capacitor cerâmico
C5, C6, C9, C10 3300µF a 4700µF- Capacitor Eletrolítico (Opcional)
C7, C8, C13, C14 100n – Capacitor cerâmico
C11, C12 10.000µF – Capacitor Eletrolítico
Semicondutores
B1 Ponte retificadora a partir de 10A /300V
LED1 Led vermelho
Conectores
DC Conector bloco de terminal pinos – Saída
AC Conector bloco de terminal pinos – Ligar o transformador
Diversos
Placa de circuito impresso, solda, fios, transformador de acordo com o projeto, Caixa , etc.

Download dos arquivos para montagem em PDF

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207 COMENTÁRIOS

  1. Toni,Saudações.- Você tem essas fontes simétricas para venda em Kits ou mesmo finalizadas? – Montei um amplificador stereo de 100 W. que pede tensão de 50v. +/- achei um tanto absurda a ideia, mandei montar um trafo de 35+35 5 a. e preciso da fonte para o projeto. Agradeço a sua atenção.

  2. Olá Toni estou para terminar o projeto de amplificadores 210w x 4 e estou necessitando uma fonte de 20A
    esta mesma serviria mudando o valor dos condensadores de 10000uf para uns 22000uf e sem fazer nenhuma outra alteração?

  3. Meu ilustre, tenho uma mesa de som e gostaria de usa-la num amplificador de carro 12 vdc… ela tem fonte simetrica 15 + 15 … Pergunto se vc pode me ajudar com um esquema … para eu poder ligar ela em 12 ou 13 vdc… muito obrigado…

  4. Obrigado pela ajuda Toni, me falta a fonte para meu amplificador de audio e este artigo está muito bem detalhado, mas ainda assim eu preciso de uma ajuda.
    Eu tenho trafos de 40+40 por 5A, posso utilizá-los?
    Tenho vários tips 41 e 42, não posso usar eles ao invés dos transistores mencionados?
    Exite algum link com esta riqueza de detalhes para um fonte que use os tips 41 e 42?
    Mais uma vez muito obrigado pela ajuda!

  5. Olá Toni, mais uma vez estou aqui pra te agradecer pelos circuitos e pelos conhecimentos compartilhados. queria sua ajuda para um projeto.
    tenho um transformador de saída simples de 120 AC volts, gostaria de saber se existe uma forma segura de construir uma fonte simétrica para ele. dividindo essa voltagem por dois, obtendo uma divisão de 60+60 volts para ser usado em amplificador de audio. se tiver alguma ideia ira me ajudar muito. já pensei em colocar dois capacitores em paralelo depois da ponte retificadora junto com dois resistores para equilibrar a tensão igual para os dois capacitores mas não sei se correria risco desses resistores se queimarem quando o amplificador entrasse em funcionamento e consumisse alta corrente.

    muito obrigado pela atenção. No aguardo!

  6. Toni boa noite, tenho um trafo de 70+70, para esse circuito, o mesmo atende para uma fonte de 70+70 15a? tem como conseguir os componentes e a placa inpressa. Abraço

  7. Oi, Toni. Estou analisando o projeto desta fonte e fiquei com uma dúvida… Não sei se entendi direito, mas pelo desenho dos componentes no layout, há 4 CIs reguladores que estão por dois terminais (e não 3), mas no esquema eles não existem, e sim quatro diodos. Essa fonte é regulada? Podem ser colocados CIs reguladores nela? Um abraço.

    • Não se tratam de reguladores isso são quatro díodos encapsolados na forma de transístores para se poder acoplar dissipador penso eu que esse tipo de díodos são os de alta potência

  8. boa tarde Toni obrigado pelo site. tenho um toroidal 28 0 28 230 VA tudo bem para essa fonte?
    a figura para transferência térmica parece estar invertida que acha? grato.

  9. Boa noite Toni esto montado um amplificador de 2 c 500w cada e comprei as placas aí pede uma fonte com 2 capacitor de 10.000nf 80 vv 2 de 100nf 250v e 2 resistores aí fiquei perdido como liga os 2 capacitor de 100 nf e os resistores.

  10. OLÁ TONI ESTOU PRECISANDO DO CIRCUITO MAIS LAY OUT DE UMA FONTE CHAVEADA COM SAÍDA SIMÉTRICA PARA AMPLIFICADOR DE ÁUDIO COM ENTRADA DE 100/240 E SAÍDA DE +30 -30 E +18 -18 4 A DESDE JÁ LHE SOU GRATO ROCHA

  11. Toni, parabéns pelos projetos!
    Pretendo usar um trafo de 30-0-30V com uma fonte dessas (para alimentar dois amplificadores mini strong 100w) e gostaria de saber se dois capacitores de 10 000uF/ 63v já seriam o suficiente ou o correto seria de 100v?

  12. Olá Toni,

    Se eu pegar duas fontes dessas comuns de 12v/1A, e interligar como uma bateria (positivo de uma com o negativo da outra) eu consigo ter uma fonte simétrica de 12-0-12? ou isso é loucura e vou por fogo na casa? hhaha abraço!

  13. Obrigado TONI, pelo site e tudo mais.

    Eu preciso de uma fonte não só para o amplificador, mas para um dimmer, para o ARDUINO, e um sensor de temperatura, e para o um LCD.  

    Ainda tem uma uma célula de carga que eu colocarei no circuito. 

    E qual amplificador recomenda para o circuito acima? 

    Poderia me dar uma dica de uma fonte? semetrica?  preciso de ajuda.

    Obrigado

  14. Toni estou com duvida para dimensionar o transformador para o amplificador 7.1
    poderia me ajudar? 
    Calculo de fontes para caixas satélites:
    Vf = ( 1,4 x Vi ) – 0,5 → Vf = ( 1,4 x 20 ) – 0,5 → Vf=27,5Vac
    Usando o Grafico 5 do datasheet ( para 4Ω ) temos 27,5v = 70w por TDA.
    1 – Usando a fórmula de Pot temos P=V x I → 70=27,5 x I → I=2,54 A por TDA.
    2 – Ou será assim? 70 x 1,5 = 105 Va → P=V x I → 105= 27,5 x I → I= 3,81 A por TDA.
    P/ potencia do transformador faremos 1,5 Va por cada watt fornecido pelo
    Amplificador. Para 1 saída temos 70W, como temos 7 → 70 x 7 = 490 wa7s.
    490 x 1,5 Va = 735 Va
    3 – Para saber a corrente do transformador → P=V x I → 490=27,5 x I → I= 17,81 A
    4 – Ou seria assim? P=V x I → 735=27,5 x I → I = 26,72 A
    Então devo ter um transformador de 20Vac com potencia de 735Va e corrente de?
    Se pegar a corrente de 17,81 e dividir por 7 temos 2,54 A = da corrente que temos por TDA
    Se pegar a corrente de 26,72 e dividir por 7 temos 3,81 A = da corrente que temos por TDA
    Calculo de fontes para caixa subwoofer:
    Vf = ( 1,4 x Vi ) – 0,5 → Vf = ( 1,4 x 24 ) – 0,5 → Vf=33Vac
    Usando o Grafico 3 do datasheet ( para 8Ω ) temos 33v = 65w por TDA.
    5 – Usando a fórmula de Pot temos P=V x I → 65=33 x I → I=1,96 A por TDA.
    6 – Ou será assim? 65 x 1,5 = 97,5 Va → P=V x I → 97,5= 33 x I → I= 2,95 A por TODA
    Para calculo do subwoofer fazemos x 2 → 65 x 2= 130w
    130 x 1,5 = 195 Va
    3 – Para saber a corrente do transformador → P=V x I → 130=33,1 x I → I= 3,92 A
    4 – Ou seria assim? P=V x I → 195=33,1 x I → I = 5,89 A
    Então devo ter um transformador de 24Vac com potencia de 195Va e corrente de 8,12 A ?
    Se pegar a corrente de 3,92 e dividir por 2 temos 1,96 = da corrente que temos por TDA
    Se pegar a corrente de 5,89 e dividir por 2 temos 2,95 A = da corrente que temos por TODA
    Então para eu poder tirar 620Watts de potencia no meu amplificador preciso de um
    transformador de +20 – 20 de 735 Va e xA ( qual seria ) um transformador de +24 – 24 de
    195va e xA ( Qual seria )?

  15. Ola Toni, cara tenho um trafo aqui em casa sobrando de 49V AC só que ele nao tem o CENTER TAP, era de um receiver da gradiente, voce por algum acaso nao teria ai um projeto de amplificador que eu pudesse usar esse trafo?? pode ser mono, tirando o maximo de proveito desse trafo, quero usar pra sub.
    Obrigado.

  16. olá ,gostei muito de seus projetos.
     qual a tensao x corrente ideal para o amplificador 7293ou7294 (maxima potencia)?
    e preciso usar pre ou pode ser ligado direto no computador,dvd ou tv ?
    obrigado !!!

  17. Toni, a pergunta não tem muito  ver com este tópico, mas gostaria de uma ajuda.

    É possível ativar um relé que fornecerá 12v para um circuito através do sinal de audio de um som automotivo? Como fazer isso?

  18. fiz duas dela para um projeto to usando trafo de 30+30 5a
    quero ligar um cooler para refrigerar o discipador tem como no lugar do led
    ligar o cooler?no caso qual seria o valor do R1???

      • Toni, é possível ligar em série duas fontes de 12 para conseguir uma fonte simétrica? a razão da pergunta é que é complicado e caro comprar ou fazer um trafo de 15V com 30 A, mas é simples e barato ter duas fontes chaveada com essa tensão e amperagem, usadas em computador. Ou seja, ligando + e – fazendo o centro e colhendo +30 e -30 nas duas pontas. Obrigado

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