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Entrada de Rede das Fontes Chaveadas
Art006 - Luis Carlos Burgos
Entrada de rede e filtros EMI
Os circuitos de entrada de rede estão localizados entre o conector do cabo de força e ponte retificadora. Observem a disposição destes circuitos no esquema na figura 1.
Após a tomada AC (127 ou 220 V) temos um fusível FP801S de 5 A (a corrente máxima deste fusível varia de fonte para fonte) e a seguir um bloco de bobinas e capacitores fazendo o papel de filtro para atenuar as interferências eletromagnéticas produzidas pela fonte. E seguindo este circuito temos uma ponte retificadora BD801S que transforma tensão alternada da rede em pulsante. Nestas fontes geralmente ela fica num dissipador de calor, devido ao aquecimento durante o funcionamento normal da fonte de alimentação.
Figura 01 - Entrada de rede e ponte retificadora
Conhecendo indutores e capacitores na CA
Indutores e capacitores funcionam de modo inverso quando ligados a tensões alternada como a da rede elétrica ou as geradas pela fonte, por exemplo.
Indutores ou bobinas – Ao circular corrente alternada pelo fio, cria-se um capo magnético alternado (energia magnética) que induz uma tensão inversa à tensão aplicada no componente. Este efeito reduz a passagem da corrente e funciona como uma “resistência” extra chamada reatância indutiva (XL). Quanto maior a indutância e/ou frequência da CA circulante pelo indutor, maior será sua XL como na fórmula XL = 6,28xFxL. F (Hz) e L (H). Um indutor de 10 mH tem 3,7 Ω em 60 Hz e 6,28 K em 100 KHz
Capacitores – Ao ligar uma tensão alternada no capacitor ele carrega-se fazendo circular uma corrente no circuito e quando a tensão inverte a polaridade ele descarrega-se e inicia uma nova carga permitindo uma corrente no sentido contrário. Então sempre circula corrente pelo circuito do capacitor pois a alternância não permite que ele atinja toda a carga. Porém esta corrente em cada carga pelo capacitor é limitada por uma “resistência” chamada reatância capacitiva (XC). Quanto maior a capacitância e/ou frequência CA, menor a carga e a maior a corrente circulante durante a inversão da tensão, portanto, menor será a XC como nesta fórmula:
Um capacitor de 0,47 µF tem 5,64 K em 60 Hz e 3,38 Ω em 100 KHz.
Entrada AC, fusível e varistor
Veja o circuito de entrada AC desta fonte na fig. 2 a seguir:
Figura 02 - Entrada de rede AC
O varistor VX801S é um resistor dependente da tensão (VDR). Quando a tensão em seus terminais aumenta, ele diminui sua resistência para proteger a fonte dos picos (surtos) de tensão da rede elétrica. Tem o aspecto parecido ao de um capacitor cerâmico.
Primeira parte do Filtro EMI
Figura 03 - Primeira parte do filtro EMI
O filtro EMI conforme explicado é formado por capacitores e bobinas conectados entre a entrada de força e a ponte retificadora. Veja a primeira parte do filtro EMI da fonte do curso na fig. 3 ao lado.
Os indutores LX801S e 802S ficam em série com a rede elétrica. Para a tensão da rede (60 Hz) eles apresentam uma reatância indutiva muito baixa (poucos Ω). Já para a frequência da fonte (ruídos gerados pela fonte) que chega a centenas de KHz, a reatância indutiva é de vários KΩ. Desta forma a tensão da rede entra e o ruído da fonte é bem atenuado.
O capacitor de poliéster CX801S chama-se “X” e fica em paralelo com a rede elétrica. Para a tensão da rede a reatância dele é alta, no caso deste do esquema chega a 8 K. Para a frequência da fonte ela é de poucos Ω. Então ele curto circuita os pequenos ruídos que passam pelo indutor e diminui mais ainda o nível de interferência eletromagnética (EMI) mantendo-os abaixo do nível máximo necessário para certificação da fonte. Os capacitores cerâmicos CY813S e 814S chamam-se capacitores “Y” e ficam entre a rede e o chassi da fonte. Ele desvia ao chassi (terra) os ruídos de frequências mais altas que podem inclusive chegar pela rede elétrica.
Detalhes importantes sobre os capacitores X e Y – Como visto eles são ligados na rede elétrica e estão sujeitos a surtos, picos, ruídos, centelhas etc. vindos da rede. Assim se usado um capacitor comum de poliéster ou cerâmica nestas funções, ele pode entrar em curto devido a algum pico ou surto da rede, provocar a queima do fusível ou até da placa. Então neste caso devemos usar capacitores especiais que tem uma película no seu dielétrico. Em caso de surto, a película derrete e mantém as placas isoladas do capacitor. Ele não presta mais, porém não entra em curto e não haverá risco de incêndio na placa. Os surtos serão então absorvidos ou queimarão o varistor para proteger a fonte.
Capacitores X – São subdivididos em X1 até 4000 V e X2 até 2500 V. Estas indicações vêm no corpo deles e basicamente servem apenas para indicar até qual tensão de trabalho cada um pode ir ao máximo. Lembrando que este tipo vai de rede para rede.
Capacitores Y – São subdivididos em Y1 até 8000 V e Y2 até 5000 V. Estes são ligados da rede ao terra da placa. Veja na fig. 4 alguns modelos destes capacitores. No corpo vem indicando se ele é X, Y ou pode funcionar das duas formas:
Figura 03 - Exemplo de capacitores X e Y
Identificação dos varistores – Estes componentes, feitos de óxido metálico, possuem uma tensão máxima de trabalho onde eles podem amortecer os picos da rede. Se passar dela por um determinado período ele entra em curto e abre o fusível. Veja na fig. 5 alguns exemplos em que a tensão e o diâmetro já vêm marcados no corpo:
Figura 05 - Varistores
Segunda parte do filtro EMI e o retificador
Neste ponto a tensão da rede chega a dois terminais centrais da ponte retificadora conforme podemos observar na fig. 6:
Figura 06 - Filtro EMI e circuito retificador
O indutor LX803S e o capacitor X CX802S formam o restante do filtro EMI como já estudamos deixando a tensão da rede entrar e atenuando bastante os ruídos gerados pela fonte a níveis aceitáveis para a certificação. Como esta fonte alimenta um televisor de alto consumo, a ponte retificadora BD801S é montada num dissipador de calor para não superaquecer e correr o risco de queimar. O capacitor CP801 filtra o “ripple” de alta frequência gerada pelo funcionamento do circuito PFC. Observe que na maioria das fontes será um capacitor de poliéster de 1 µF x 450 V. O centelhador SA803S pode ser um componente formado por duas pontas próximas ou duas trilhas próximas para curto circuitar qualquer faísca produzida pelos indutores durante a mudança do campo magnético.
Termistor – É um resistor cuja resistência varia de acordo com a temperatura. Diferente do resistor comum o qual sua resistência se mantém mais ou menos do mesmo valor independente da temperatura. Há dois tipos: PTC – Aumenta a resistência quando esquenta e o NTC – diminui a resistência quando esquenta. Na fonte há um NTC NT801S. Quando ligamos na rede, os capacitores de filtro estão descarregados e iniciarão a carga. Capacitor sem carga tem uma grande corrente inicial de carregamento chamada “inrush”. Assim o NTC tem uma resistência de alguns Ω limitando a corrente “inrush”. Quando o capacitor carrega, a corrente diminui, o NTC está quente, sua resistência cai para mili ohms (mΩ) e ele deixa de limitar a corrente. Veja na fig. 7 alguns tipos com a resistência e diâmetro marcados:
Figura 07 - Termistores NTC
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