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EspañolFonte Chaveada SMPS 2×50V 350W com IR2153 e IRF840 – Guia Completo + PCB
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| Fonte Chaveada SMPS simétrica com IR2153 e IRF840 – 2 x 50V 350W + PCI |
🔧 Para quem é este guia: Este artigo é perfeito para estudantes de
eletrônica, entusiastas, projetistas e hobbistas que desejam construir uma
fonte chaveada SMPS de alta potência (350W) com excelente custo-benefício.
Vamos detalhar cada etapa do processo, desde a teoria até a montagem final!
Olá a Todos!
No post de hoje, vamos mergulhar no fascinante mundo das fontes chaveadas
SMPS (Switched-Mode Power Supply), explorando um projeto baseado no
Circuito Integrado IR2153. Este controlador PWM (Pulse Width
Modulation) de apenas 8 pinos é uma verdadeira joia para eletrônicos,
permitindo construir uma fonte chaveada não regulada de excelente qualidade
para diversas aplicações.
O que torna este projeto especial é a combinação de simplicidade e
desempenho. Com um custo relativamente baixo, conseguimos obter uma fonte
simétrica robusta capaz de entregar até 350W de potência – ideal para
alimentar amplificadores de áudio, fontes de laboratório ou outros projetos
que exigem tensões simétricas elevadas.
💡 Dica do especialista: Fontes SMPS como esta são até 85% mais
eficientes que fontes lineares tradicionais, gerando menos calor e ocupando
menos espaço. Isso as torna ideais para aplicações portáteis ou onde o
espaço é limitado.
⚡ Entendendo a Etapa de Potência
A etapa de potência é o coração da nossa fonte SMPS, responsável por
entregar a energia necessária para suas aplicações. Neste projeto,
utilizamos dois transistores MOSFET tipo N IRF840, componentes
robustos e amplamente disponíveis no mercado, que recebem os pulsos
PWM do circuito integrado IR2153.
A alimentação do CI IR2153 é realizada através do resistor de
potência de 27K 5W. Um detalhe importante é que, no encapsulamento
interno deste CI IR2153D, já existe um diodo Zener de 15.6V para
proteção. No entanto, a corrente é limitada, então devemos ficar atentos
para não utilizar um resistor R3 com resistência menor, pois isso
aumentaria a corrente na entrada do CI, podendo danificar o Zener e,
consequentemente, o CI.
✓ Atenção:
Se você estiver utilizando o IR2153D
(versão com diodo interno), não há necessidade de utilizar o diodo D2
(FR107 ou BA159), pois este CI já possui esse componente internamente.
Se for o IR2153
“sem a letra D”, mantenha o diodo D2 conforme indicado no esquema.
Filtros de Bloqueio e Proteção
Na entrada do circuito, implementamos um filtro de EMI (Interferência
Eletromagnética) e sistema de proteção. Utilizamos um
NTC Thermistor para limitar a corrente de pico durante o carregamento
inicial dos capacitores, evitando sobrecargas. Esta mesma topologia pode ser
encontrada em fontes de alimentação AT/ATX de computadores, o que
demonstra sua eficácia e confiabilidade.
📚 Saiba mais: O filtro EMI é essencial para evitar que ruídos
gerados pela comutação dos MOSFETs retornem à rede elétrica, interferindo
em outros equipamentos. Ele também protege a fonte contra ruídos externos
que poderiam afetar seu funcionamento.
🔌 Esquema Elétrico do Circuito
Na Figura 2, apresentamos o diagrama esquemático completo da nossa
Fonte Chaveada SMPS simétrica, com potência de até 350W usando o Circuito
Integrado IR2153 como controlador PWM e os Transistores de potência IRF840.
Este circuito compacto é extremamente funcional e pode ser adaptado para
diversas aplicações.
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| Fig 2 – Diagrama Esquemático Fonte SMPS 2×50V 350W com IR2153 e IRF840 |
🔍 Análise do circuito: O esquema mostra uma configuração
half-bridge clássica, onde o IR2153 gera os sinais PWM complementares para
acionar os MOSFETs Q1 e Q2. O transformador TR1 recebe estes pulsos e os
transfere para o secundário, onde são retificados e filtrados para
produzir as tensões de saída simétricas.
🌀 Guia Detalhado: Enrolando o Transformador
O transformador TR1 é um componente crítico e foi reaproveitado de
uma fonte de alimentação ATX de sucata. Após o rebobinamento, sua
indutância primária ficou em aproximadamente 6,4 mH, um valor ideal
para esta aplicação.
⚠️ Atenção: O núcleo do transformador não deve ter espaço de ar
(gap). Alguns transformadores de fontes ATX possuem um espaçamento no gap.
Se o seu tiver, você precisará lixar as superfícies até eliminar
completamente este espaçamento, garantindo o contato total entre as
metades do núcleo.
Processo de Enrolamento do Primário
O enrolamento primário consiste em 40 voltas de fio de cobre
super esmaltado de 0,6 mm, configuradas sem o Center Tape
(ponto central).
Enrolamento do Secundário
O secundário consiste em um enrolamento de 28 voltas com
Center Tape de fio de cobre super esmaltado de 0,6 mm. Esta
configuração nos fornecerá as tensões simétricas de aproximadamente ±50V
após a retificação e filtragem.
Indutores de Filtragem
O indutor L1 / L2 é o mesmo utilizado na fonte ATX
original e não requer modificações. Já os indutores L3 e L4, dos
filtros de EMI de saída, podem ser enrolados em núcleos toroidais de
ferrite.
Para os indutores de saída, recomendamos enrolar as bobinas emparelhadas nos
mesmos núcleos toroidais, utilizando fio de cobre super esmaltado de
0,6 mm com 25 voltas em cada terminal de alimentação. Isso
garantirá uma filtragem eficaz e reduzirá o ripple de saída.
💡 Dica prático: Ao enrolar os indutores, mantenha o fio sempre
tensionado e distribua as espiras de forma uniforme pelo núcleo. Isso
evitará acúmulo de calor em pontos específicos e melhorará o desempenho do
filtro.
📚 Leituras Recomendadas para Aprofundar
Gostou deste projeto? Expandir seu conhecimento é fundamental para se tornar
um mestre na eletrônica. Separamos alguns artigos selecionados que
complementam perfeitamente o que você aprendeu hoje, abordando desde fontes
menores até o funcionamento teórico por trás da tecnologia SMPS.
🔌 Para Projetos Menores
Mini Fonte Chaveada 5V-24V com TNY268
Ideal para aplicações de baixa potência com excelente
eficiência.
⚡ Fonte de Alta Corrente
Fonte SMPS 13.8V 10A com IR2153
Perfeita para estações de solda ou fontes de laboratório.
🧠 Entenda a Teoria
Como Funcionam as Fontes SMPS
Um mergulho profundo nos princípios por trás das fontes
chaveadas.
🔧 Regulador Ajustável
Fonte Buck Ajustável 1.2V-37V
Versatilidade máxima com o popular CI LM2596.
🧾 Lista de Materiais Detalhada
Para garantir o sucesso do seu projeto, a qualidade dos componentes é
essencial. Abaixo, apresentamos a lista completa de materiais de forma
organizada, com especificações claras para facilitar sua compra e evitar
erros.
| Referência | Componente | Especificação | Observações |
|---|---|---|---|
| CI1 | Circuito Integrado | IR2153 ou IR2153D | Controlador PWM |
| Q1, Q2 | Transistores Mosfets | IRF840 | 500V, 8A. Necessário dissipador de calor. |
| R1, R2 | Resistor | 150k (1/4W) | Marrom, verde, amarelo |
| R3 | Resistor de Potência | 27K 5W | Vermelho, violeta, laranja. Não use valor menor! |
| R4 | Resistor | 10K (1/4W) | Marrom, preto, laranja |
| R5, R6 | Resistor | 10Ω (1/4W) | Marrom, preto, preto. Gate dos MOSFETs. |
| R7, R8 | Resistor | 22Ω 2W | Vermelho, vermelho, preto. Descarrega Cap Snubber. |
| D1 | Ponte de Diodos | GBJ2510 | Retificação de entrada. 1000v 25A. |
| D2 | Diodo Rápido | FR107 ou BA159 | Não usar com IR2153D (já tem interno). |
| D3 à D6 | Diodos Rápidos | MUR460 | Retificação de saída. 600V, 4A. |
| C1, C2 | Capacitor Poliéster | 470nF – 250Vac | Filtro EMI de entrada (tipo X). |
| C3, C4 | Capacitor Eletrolítico | 680uF – 450V | Filtro de barramento DC. |
| C5, C7 | Capacitor Eletrolítico | 100uF – 50V | Alimentação do CI (bootstrap). |
| C6 | Capacitor Cerâmico | 470pF | Define a frequência de oscilação. |
| C8 | Capacitor Poliéster | 2,2uF – 400V | Acoplamento do primário do trafo. |
| C9, C10 | Capacitor Eletrolítico | 2200uF – 65V | Filtro de saída. Use de baixo ESR. |
| C11, C12 | Cerâmica MKP | 1nF – 1000V | RC Snubber |
| P1 | Potenciômetro | 100kΩ | Ajuste fino da frequência (opcional). |
| NTC1 | Thermistor | 5Ω | Proteção contra inrush current. |
| L1, L2, L3, L4 | Indutores | *Ver detalhes no texto | Filtros de EMI e de saída. |
| TR1 | Transformador | *Ver detalhes no texto | Núcleo EE ou EI de fonte ATX. |
| F1 | Fusível | 3A (soldável) | Proteção principal contra sobrecorrente. |
🖨️ Placa de Circuito Impresso (PCI) – Projeto Otimizado
Para facilitar sua montagem e garantir o máximo desempenho e segurança,
preparamos uma placa de circuito impresso (PCI) profissionalmente projetada.
O layout foi otimizado para:
- Trilhas Largas: Para suportar altas correntes sem superaquecimento.
-
Separação Adequada: Distância segura entre as partes de alta tensão
e baixa tensão.
-
Planejamento Térmico: Posicionamento estratégico dos componentes
que dissipam calor.
- Compatibilidade: Furação padrão para os componentes listados.
Estamos disponibilizando para Download todos os materiais necessários
para quem deseja montar com a placa sugerida: arquivos em webp,
PDF para impressão caseira e arquivos Gerber para quem deseja
enviar para uma fabricação profissional.
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| Fig. 3 – PCI Placa de Circuito Impresso – Fonte SMPS 2X50V – 350W |
📥 Baixe Agora os Arquivos do Projeto!
Para baixar os arquivos necessários para a montagem do circuito
eletrônico, basta clicar no link direto disponibilizado abaixo:
Link para Baixar: Layout PCB, PDF, GERBER, JPG
🤔 Perguntas Frequentes Fonte SMPS Simétrica IR2153 IRF840 (FAQ)
Para garantir que seu projeto seja um sucesso, compilamos algumas das
perguntas mais comuns sobre Fonte Chaveada SMPS Simétrica com IR2153 e
IRF840
❓ Posso usar esta fonte para um amplificador de áudio?
🔽
Sim, esta fonte é excelente para amplificadores de áudio que requerem
alimentação simétrica, como os de classe AB ou D. A baixa ondulação
(ripple) e a alta capacidade de corrente garantem uma qualidade de som
superior.
❓ O que devo fazer se a fonte não liga?
🔽
Primeiro, verifique o fusível F1. Depois, com a fonte desligada da
rede, meça a continuidade dos componentes principais. Um erro comum é
o enrolamento do transformador ou soldas frias nos MOSFETs e no CI.
Use uma lâmpada em série com a entrada para um teste seguro.
❓ É necessário adicionar um ventilador (cooler) para
refrigeração?
🔽
Para operações em potências próximas a 350W ou por longos períodos, é
altamente recomendável. Um pequeno cooler de 12V pode ser alimentado
pela própria fonte (com um regulador 7812, por exemplo) para manter os
MOSFETs e o transformador em uma temperatura segura.
🎉 Conclusão e Próximos Passos
Chegamos ao fim deste guia completo para a construção da sua Fonte Chaveada
SMPS Simétrica de 350W. Com este projeto, você não apenas constrói uma
ferramenta poderosa para suas aplicações, mas também aprofunda seu
conhecimento em eletrônica de potência, uma área fundamental e recompensadora.
Lembre-se sempre de priorizar a segurança, trabalhando com cuidado e
utilizando equipamentos de proteção adequados. A montagem de fontes chaveadas
envolve tensões elevadas e pode ser perigosa se manuseada de forma incorreta.
👋 E por hoje é só, espero que tenhamos alcançado suas expectativas!
Agradecemos por visitar o nosso blog e esperamos tê-lo(a) novamente por
aqui em breve. Não deixe de conferir nossos outros conteúdos sobre
tecnologia e assuntos variados.
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Forte abraço!
Deus vos Abençoe!
Shalom.
