Circuito de fonte de alimentação simétrica linear para amplificadores

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Circuito de fonte de alimentação dupla simétrica para amplificadores de áudio de potência. Para onde precisa de uma fonte não regulada para trabalhar com amplificadores de potência que utilize transistores ou circuitos integrados. Para simplicidade, baixo custo e fácil construção utilizamos uma fonte não regulada ao invés de uma com reguladores ou mesmo chaveada. São as mais comumente utilizadas em amplificadores de potência. Basicamente conta com transformador ponte retificadora, e capacitores de filtro.

Este circuito será importante para complementar a série de amplificadores mínimus

Sobre o circuito de fonte de alimentação simétrica para amplificadores de potência

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O circuito é bem simples:

  • Ponte retificadora para chegar neste modelo fiz uma pesquisa, sobre qual ponte retificadora para lata corrente estava disponível no mercado. Encontrei este modelo que pode ser Kbpc2510 (25A), Kbpc3510 (35A), Kbpc5010 (50A). Tem baixo custo e suporta alta corrente, pode ser adicionado um dissipador em alguns casos. Só a montagem em PCB que é diferente. Enfim se conseguirem outra equivalente no mercado me avisem.
  • Os conectores devem ser adequados para suportar a corrente.
  • A placa de circuito impressos é de dupla face para proporcionar capacidade de fluir a alta corrente.
  • Os resistores R1 e R2 – São de 5W de potência e servem para drenar os grandes capacitores eletrolítico quando a fonte for desligada. Estes resistores devem ser soldados afastados da placa.
  • Os capacitores C11,  C12 são para filtrar ruídos de alta frequência na saída da ponte retificadora
  • Os capacitores C7, C9, C10, C11 – são capacitores eletrolítico de grande valor, utilizados para suprir a alta demanda de corrente e estabilizar a fonte de alimentação para minimizar flutuação em baixas frequências (Graves).
  • C15 e C16 deve ser de filme de poliéster de de boa qualidade para filtrar ruídos de alta frequência.
  • C13 e C14 em conjunto com R3 e R4 serve para desacoplar os grandes capacitores eletrolítico e reduzir a impedância.
  • C1 e C2 – são para filtrar ruídos de alta frequência do secundário do transformador.
  •  C3 a C6 – Em paralelo com os diodos da ponte retificadora, são para filtrar ruídos proveniente da junção dos diodos além de filtrar ruídos de alta frequência.

Para encontrar o transformador ideal para seu projeto, vamos utilizar algumas fórmulas.
Normalmente me um projeto de amplificador temos um tensão mínima e máxima recomenda, para encontrar a tensão máxima do transformador utilizaremos a fórmula:
Tf = (1,4 x Ti) – 0,5
Tf = tensão final (DC)
Ti = tensão na saída do transformador (AC)
Ex: Trafo de 24V
Tf = (1,4142×24) – 0,5 = > 33,1V DC na saída da fonte.

Para saber a tensão do trafo a partir de dados de tensão DC que precisamos, é só modificar a fórmula:
Ti = (TF/1,4142) + 0,5

Sobre a potência ou capacidade de corrente do transformador

Devemos levar em consideração a potência de nosso amplificador, bem como o rendimento. Exemplo: amplificadores classe AB apresentam rendimento típico de 60%. Logo a classe pode nos ajudar na empreitada.
Amplificador estéreo de 150W RMS por canal. 300 + (300X0,4) => 420W – Ou seja precisamos de um transformador capaz de entregar mínimo 420Va para alimentar nosso amplificador de potência.
Continuado nosso cálculo para o nosso amplificador de 300W, vamos supor que a tensão DC deva ser +-50VDC (100V):
Ti = (100/1,4142) + 0,5 => 71,21V – Como estamos utilizando fonte simétrica, dividimos este valor valor para 2 enrolamentos do transformador ou seja: 71,21/2 = 35,60.  Então vamos utilizar um transformador de  35,6V ou valor comercial próximo disto.

Sobre a corrente
Vamos utilizar a lei de Ohm
P=VxI
No nosso caso para um trafo de 420W e 71,21V
420=71,21xI = I=420/71,21= 5,9A
Então precisamos de um trafo de 35V+35V /6A.

Ainda sobre cálculo da fonte, existe uma fórmula para calcular o filtro ideal para nossa necessidade:
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.
É um fórmula prática, nos livros é mais complexo o cálculo.
Para determinar a corrente para cada lado da fonte, já que cada parte irá fornecer a metade da potência. Temos 420W/2 = 210W. Logo I=220W/50VDC => 4,4A. Cada lado da fonte deverá fornecer 4,4A de corrente DC.
Valor para tensão de ripple:
3 a 5% = Muito bom
Até 7% = Bom
Até 10% = Regular
Vamos escolher 4%
Calculando:
I = 4,4A
F = 60Hz
Vr = 50V * (4 / 100) = 2V
Logo:
C = 4,4A / (2 x60 X 2) = 0,0183F  ou 18.300µF
Logo no nosso projeto, utilizando 2X10.000µF de cada lado suprimos os 4% de ripple.
Porém em muitos casos ao invés de utilizar grandes capacitores os projetistas preferem utilizar vários de menor valor em série, isso deve se ao capacitor real na verdade ser um componente RLC sendo a capacitância predominante, sendo que capacitâncias em paralelo se somam e indutância e resistência diminuem em paralelo.

Porém nem sempre termos estes dados de modo correto, haja vista que os fornecedores de amplificadores ou circuito integrados vão sempre informar um potência bastante superiora que o amp de potência possa entregar. Então sempre devemos conseguir os dados mais corretos para dimensionar nossa fonte de modo adequado.

Esquema da fonte de alimentação para amplificador de potência

fonte amplificador simetrica dupla esquema 595x282 Circuito de fonte de alimentação simétrica linear para amplificadores Tutoriais Fontes Circuitos Áudio

Esquema da montagem

Sugestão de placa de circuito impresso para montagem da fonte

fonte simetrica amplificador potencia Circuito de fonte de alimentação simétrica linear para amplificadores Tutoriais Fontes Circuitos Áudio

Placa lado dos componentes

fonte simetrica amplificador potencia pci 595x290 Circuito de fonte de alimentação simétrica linear para amplificadores Tutoriais Fontes Circuitos Áudio

Placa lado cobreado

fonte simetrica amplificador potencia placa 595x295 Circuito de fonte de alimentação simétrica linear para amplificadores Tutoriais Fontes Circuitos Áudio

Placa vista dos componentes

Lista de material para montagem da fonte de alimentação

Componente Valor
B1 KBPC5010 – Ponte retificadora para 50A 1000V ou equivalente
Capacitores
C1, C2, C11, C12, C13, C14 100n/100V – (104) capacitor cerâmico
C7, C8, C9, C10 10000µF* – Capacitor Eletrolítico
C3, C4, C5, C6, 100nF /250V- (104) – Capacitor de filme de poliéster metalizado
C15, C16 1µF /100V – (105, 1µF) – Capacitor de filme de poliéster metalizado
Resistores
R1, R2 2.2K – Resistor de 5W.
R3, R4 1 Ohms 1/4W – Marrom, Preto, Ouro, Ouro
Diversos
X2 DC – Conector de saída DC
X1 AC – Conector para o transformador
Solda, Fios, PCI, Caixa, transformador de acordo com o projeto, etc.

¹A tensão de trabalho dos capacitores eletrolítico devem ser ao menos 30% acima da tensão DC final na saída fonte.
² Se preferir utilize apenas um par de capacitor eletrolítico.
³Se a tensão DC final for acima de 80V deve alterar os capacitores secos para uma tensão de trabalho maior.

Download dos arquivos para esta montagem.
Download PDF

Referências:
AN-1849 An Audio Amplifier Power Supply Design
http://www.ti.com/lit/an/snaa057b/snaa057b.pdf

Algunas pautas de diseño de fuentes de alimentación para Audio
http://www.forosdeelectronica.com/f31/algunas-pautas-diseno-fuentes-alimentacion-audio-17791/

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39 COMENTÁRIOS

  1. Toni como vai! eu montei esta fonte simétrica mas para uma voltagem maior do trafo que é 90 0 90 só alterei a voltagem dos componentes como capacitores ,mas ao ligar no amplificador para alimentá lo a voltagem na entrada do amplificador o lado + fica subindo e a do lado – se mantem e a variação é em torno de 10v do lado positivo o que pode ser é a fonte ou amplificador?

  2. ola toni!gostaria de saber se e possivel usar essa fonte para alimentar um amplificador de 2000w classe d ,que necessita de 80 v de entrada ,e qual trafo devo usar ?alem disso se puder me auxiliar no valor da corrente do trafo ,ficarei muito grato!obrigado!

  3. Toni tenho uma dúvida fiz dois amplificadores de 150w estéreo ou seja 300w ele é recomendado uma tensão de +42v e -42 qual transformador devo utilizar para chegar perto dessa tensão 30 0 30

  4. Bom dia Toni,
    Tenho uma fonte já montada para dois amplificadores de 700W 2Ohms
    Trafo de 50-0-50 20A “gigante e pesadão” com a pote de 50A/1000V e dois capacitores de 33.000uf 250v e só tá seca sem nenhum filtro, e nem capacitores de dreno, funciona muito bem mas as vezes tem um ruído chato baixo mas incomoda quando desligo o amplificador e fica só nos capacitores o ruído some deve ta vindo da rede ou trafo, posso aplicar estes filtros do seu projeto na fonte?

  5. Ola!. Muito esclarecedor esse post seu . hà tempos queria saber sobre pra que servem esses resistores em alguns projetos de fontes . muito obrigado por compartihar conhecimento.

  6. Olá Toni, estou montando um módulo amplificador de 700watts RMS em 2 ohms, tenho um trafo de 70+70 que é indicado para essa potência, nessa fonte simétrica eu só teria que aumentar as tensões dos capacitores ou teria que mudar mais componentes para obter 15a

    • O circuito é o mesmo, porém você tem que calcular a tensão de isolação dos capacitores, bem acima da tensão do trafo (pelo menos 200 volts) e a tensão e corrente máxima suportada pela ponte retificadora; no mínimo 20 a 25 A.

  7. oi Toni me diga qual a diferença da resistor de 1/8 e 1/4 se e o tamanho ou o diametro delas porque tenho uma sucata e estao misturadas obrigado

      • oi min ajude eu estou usando um trasnformador para duas placas classe D e uma AB da 600+500wrms porfavor omeu transformador e de 55+55VAC esta retificado com os diodos e 2capacitores eletroliticos de 10.000 por 100v (ESTA DANDO 64VC SIMETRICOS) as placas pede (70+70) pra essas placas essa retificasao e osufissiente ou nao?ESSA fonte resouveria meu poblema

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