Como escolher o eletrolítico ideal para a sua fonte retificadora

Waldyr Souto Maior

Quando um técnico elabora uma fonte retificadora, é muito comum determinar os valores dos capacitores de filtro pelo maior valor possível, tentando evitar assim o famoso rumble ou desagradável ruído de fundo provocado pelo excessivo percentual de ripple. Mesmo assim, o técnico corre o risco de fixar um valor capacitivo muito acima do necessário, o que acaba encarecendo o projeto sem necessidade.

Nesta matéria, o leitor compreenderá a relação matemática envolvendo o percentual de ripple de uma fonte retificadora, para que possa determinar o valor do capacitor de filtro com mais precisão.

O valor do ripple é considerado o percentual de ondulação, sobre a tensão nominal de saída da fonte, ou seja, valor da ondulação dividido pelo valor da tensão nominal da fonte. Ex: Se a voltagem de saída da fonte é 12 volts e a ondulação (ripple) presente sobre essa voltagem é de 0,6 volts, o percentual de ripple é:

RIPLLE = 0,6/12 = 0,05 (Cinco centésimo) ou seja: RIPPLE = 5 %

Para se conseguir percetuais de ripple mais baixos, devemos utilizar, de preferência, retificação de onda completa.

Isso acontece porque a retificação de onda completa aproxima mais as ondas entre si, diminuindo assim o tempo que o capacitor terá que se manter carregado.

Observe a figura 1 e a figura 2 e veja que na fig.2, (retificação de onda completa), a freqüência dobra para 120 Hz, aproximando mais as ondas, resultando numa ondulação de ripple menor.

Para calcular o valor do capacitor usaremos uma fórmula simplificada. Veja a fig 3:

                             

Onde:

Capacitância é o valor do capacitor de filtro em µF;

Período é o período das ondas após os retificadores em milisegundos (mS);

Corrente é a corrente máxima que a fonte irá fornecer em miliampér (mA);

Voltagem de ondulação é a tensão pico a pico da ondulação em volts.

Exemplo:

Determinar um capacitor de filtro para ser usado em uma fonte retificadora de onda completa de 9 v e corrente de 50 mA com ripple de 2,2 %

Para calcular o valor pico a pico da ondulação do ripple, multiplicamos 2,2 % por 9 volts, ou  0,022 x 9 = 0,198 volts.

Como o período é o inverso da freqüência, para calcular o valor do período, dividimos 1 pela frequência que, no caso da retificação de onda completa, é 120 Hz. Ou seja 1/120 = 0,00833 segundos ou 8,33 mS.

Aplicando-se os valores na fórmula teremos:

Capacitância   =     8,33 X 50    

                                    0,198

Capacitância   =      416,5     = 2103 µF       

                                  0,198

Neste caso arredondamos o valor para 2200 µF que é um valor comercial.

TENSÃO DO CAPACITOR

Todos nós sabemos que a voltagem do capacitor de filtro deve sempre estar acima do valor nominal de saída da fonte. Mas, um cuidado deve ser tomado: O capacitor se carrega com a voltagem de pico e não com a voltagem RMS, aquela que aparece no secundário dos transformadores. Assim, devemos sempre multiplicar o valor nominal do secundário do transformador pela raiz de 2 ( 1,4142).

Ex: para uma tensão alternada de 12 volts a tensão de isolação do capacitor deve ser igual ou maior que:

12 x 1,4142 = 16,97 volts

A tabelinha a seguir deve ajudar:

6 Vac ------- 8,49 V   - Valor comercial 10 V.

9 Vac  ------12,73 V  - Valor comercial 16 V

12 Vac ----- 16,97 V - Valor comercial 16 ou 25 V

15 Vac ----- 21,2 V   - Valor comercial 25 V

E agora? Você seria capaz de determinar o valor de um capacitor de filtro para uma fonte chaveada de 15 volts 150 mA, em que a frequência de chaveamento é de 30 Khz e o ripple deve ser de 0,1% ?

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Waldyr Souto Maior é professor de eletrônica na ESATE, possui cursos no exterior, é autor de alguns livros técnicos e é vice-presidente da Asfeteb (Associação Federal dos Técnicos em Eletroeletrônica do Brasil: esate.asfeteb@ig.com.br)