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Conversão 12V DC para 9V DC usando o IC LM2576

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Você já pode ter em mãos um adaptador de 12V CA / CC ou 12V do seu PC ou bateria de 12V, mas precisa de uma fonte de alimentação de 9V, 2,5A DC para o seu sistema incorporado. Certamente, você precisará de um conversor de CC para CC para o mesmo. Você pode usar um regulador linear, mas isso requer um grande dissipador de calor. Aqui está uma solução melhor para converter 12V DC em 9V DC usando um pacote IC-LM2576 de cinco derivações TO-220.

Circuito e trabalho

A Fig. 1 mostra o diagrama do circuito do conversor de 12V DC para 9V DC com filtro de entrada e proteção. Ele é construído em torno do regulador de tensão ajustável LM2576 (IC1), dois diodos P6KE18A e 1N5822 (D1 e D2) e alguns outros componentes.

Fig. 1: Diagrama do circuito do conversor de 12V DC para 9V DC
Fig. 1: Diagrama do circuito do conversor de 12V DC para 9V DC

A tensão de entrada pode ser regulada ou desregulada. O LED1 indica polaridade reversa e o LED2 indica a presença de tensão de entrada. F1 é um fusível reinicializável, selecionável de acordo com as capacidades atuais da fonte de tensão e D1 é um diodo de supressão de tensão transitória (TVS), também conhecido como transil.

Transil é selecionado de acordo com a tensão máxima de entrada. Pode ser omitido ou substituído por um diodo com corrente direta acima de 5A. O Transil também pode ser unidirecional ou bidirecional, dependendo do requisito, para proteger o circuito da tensão de entrada reversa.

O resistor R1 é usado para monitorar a corrente de entrada do circuito. Os capacitores C1, C2 e C3 são capacitores compostos de entrada para filtrar ruídos e ondulações de entrada. L1 e L2 são indutores enrolados no mesmo núcleo comum e são usados ​​para proteger a entrada do CI contra ondulações e ruídos na entrada.

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Os indutores são selecionados de acordo com a corrente de saída máxima. Existe uma grande variedade de indutores disponíveis. Você pode usar indutores de aparelhos de TV antigos, monitores ou outros equipamentos eletrônicos. Você também pode usar dois indutores separados (L1 e L2), mas isso fornecerá recursos de filtragem mais baixos. Os capacitores C4 e C5 fornecem os recursos de filtragem e reservatório necessários para o IC.

O LM2576 é ajustável e sua tensão de saída pode variar de 1,23V a 37V. Aqui, você precisa de tensão de entrada ligeiramente superior a 9V. Os recursos de desligamento externo do IC não são usados. A frequência de comutação do regulador é de cerca de 52kHz, superior à faixa de frequência audível.

D2 deve ser um diodo Schottky (por exemplo, 1N5822, MBR360, MBR340, SR304 ou equivalente) com corrente CC máxima acima de 3A. L3 é o único indutor obrigatório no circuito.

Os parâmetros de L3 dependem da corrente de saída máxima necessária. A seleção dos valores apropriados do indutor para L3, juntamente com exemplos, pode ser encontrada na folha de dados do LM2576.

A tensão de saída é programada com os resistores R3 e R4. A tensão de saída Vout pode ser calculada usando o seguinte relacionamento:

Vout = 1,23V × (1 + R3 / R4)

Além disso, se você conhece o Vout e o R4, pode calcular o R3 facilmente usando o seguinte relacionamento:

R3 = R4 × (Vout / 1,23V – 1)

A tensão de referência interna do LM2576 é de 1,23V. A voltagem produzida por L3 é filtrada com pelo menos dois capacitores – um capacitor eletrolítico (C8) e um capacitor de alta frequência (C6).
Além disso, a saída é filtrada com o filtro LC construído em torno de L4 e C7. O brilho do LED3 mostra a presença de tensão de saída. O circuito foi projetado para uma corrente de saída de 2,5 A, mas a corrente de saída pode chegar a 3 A e, nesse caso, a tensão de saída cairá cerca de 0,3 V.

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Construção e testes

Um layout de PCB de tamanho real para o conversor de 12V CC para 9V DC é mostrado na Fig. 2 e seu layout de componentes na Fig. 3. Depois de montar o circuito na PCB ou na placa de circuito impresso, coloque-o em um gabinete adequado. Corrija os LED1 a LED3 no painel frontal e CON2 a CON3 na parte traseira do painel para saídas.

Fig. 2: Layout da placa de circuito impresso em tamanho real do conversor de 12V DC para 9V DC
Fig. 2: Layout da placa de circuito impresso do conversor de 12V DC para 9V DC
Fig. 3: Layout dos componentes da placa de circuito impresso
Fig. 3: Layout dos componentes da placa de circuito impresso

Para baixar PDFs de layout de PCB e componentes: Clique aqui

O dissipador de calor para o LM2576 depende da tensão de entrada e da corrente de carga. A dissipação de energia no LM2576 pode ser significativa e, portanto, requer um pequeno dissipador de calor com resistência térmica menor que 30 ° C / W.

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A tensão de saída (9V, 3A) está disponível no conector CON2. A tensão de saída de 9V de baixa ondulação pode ser obtida em CON3. A tensão de entrada de 11V a 15V pode ser conectada em CON1. A tensão máxima de entrada é limitada pela tensão máxima dos capacitores de entrada e dissipação máxima de energia do IC.

O circuito pode ser conectado à instalação elétrica do seu carro, mas verifique se a entrada está dentro da faixa de trabalho (11V a 15V). Deve-se tomar cuidado, pois se o motor estiver funcionando e você desconectar a bateria de 12V do carro ou se o regulador de tensão no carro não estiver funcionando corretamente, a tensão gerada pelo gerador poderá ser muito superior a 40V e os pulsos podem subir até em torno de 100V.

Além disso, as transições podem gerar tensões de entrada negativas. Em aplicações reais, os capacitores de filtragem de entrada devem ter tensões de trabalho de 150V. Sugere-se ter um conjunto de capacitores eletrolíticos e cerâmicos cobrindo grandes faixas de frequência.

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Petre Tzv. Petrov foi pesquisador e professor assistente na Universidade Técnica de Sofia, Bulgária, e professor especialista em OFPPT (Casablanca), Reino de Marrocos. Agora, ele está trabalhando como engenheiro eletrônico no setor privado na Bulgária

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