24/12/2019

Fonte de alimentação FAU201 (Rev. 1)

Esta é uma revisão correctiva ao projecto apresentado no post de 15 de Fevereiro, que surge no seguimento da revisão feita ao projecto da fonte de alimentação FAU200. As modificações, sobre as quais detalharei mais adiante, foram feitas sob os mesmos pressupostos. Essencialmente, a nova versão da fonte de alimentação mostra menos ruído e é um pouco mais estável do que a versão original.

Parâmetros de funcionamento:
– V d. mín. = 4,92V
– V d. nom. = 5V
– V d. máx. = 5,25V
– I L máx. = 200mA


Características eléctricas:
– I d. (V out = 2V, I L = 0mA) = 74,26mA
– I d. (V out = 2V, I L = 200mA) = 492,9mA
– P (V out = 2V, I L = 0mA) = 371,3mW
– P (V out = 2V, I L = 200mA) = 2,464W


Características da saída:
– Tensão máxima: 4,09V
– Incremento em tensão: 1mV
– Ruído (V out = 2V, I L = 0mA): 605µVrms
– Ruído (V out = 2V, I L = 200mA): 616µVrms
– Exactidão: ±(0,154% + 2,5mV)
– Regulação de carga: 1,72mV/A
– Corrente em curto-circuito (I SC): 258mA


Outras características:
– Coeficiente de temperatura da referência de tensão: 6ppm/°C
– Resolução do controlo de tensão: 12bit


O circuito sofreu poucas modificações, sendo que as mesmas foram implementadas apenas na etapa de regulação. Foi adicionado o condensador em C23 com o intuito de conferir mais estabilidade ao circuito. O díodo em D5 é agora do tipo TVS, e por isso oferece protecção contra picos de tensão que apresentem a mesma polaridade da fonte, e não apenas contra transientes motivados por cargas indutivas.

Circuito da etapa de regulação.

Lista de componentes:
C1/2/4-6/16/17/20-22/24 – Condensador cerâmico multi-camada 100nF 10V (0805);
C3/13/18 – Condensador cerâmico multi-camada 1µF 10V (0805);
C7 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA475M006 (NOJA475M006RWJ ou equiv.);
C8/9 – Condensador electrolítico de nióbio NOJA475M010 (NOJA475M010RWJ ou equiv.);
C10 – Condensador cerâmico multi-camada 470pF 1KV (1206);
C11/12/15 – Condensador cerâmico multi-camada 2,2µF 10V (0805);
C14/23 – Condensador cerâmico multi-camada 10nF 10V (0805);
C19 – Condensador cerâmico multi-camada 470nF 10V (0805);
C25 – Condensador electrolítico de nióbio NOJC476M010 (NOJC476M010RWJ ou equiv.);
D1 – LED WP1503CB/ID;
D2 – LED WP1503CB/YD;
D3 – LED WP1503CB/GD;
D4 – Díodo rectificador S1A;
D5 – Díodo TVS SMBJ5.0A;
IC1 – Circuito de protecção PolyZen ZEN056V075A48LS;
IC2/3 – Circuito de protecção TVS SP4021-01FTG;
IC4 – Conversor USB-SPI CP2130 (CP2130-F01-GM);
IC5 – Conversor DC-DC isolado RI3-0509S;
IC6 – Regulador de tensão LP2985-50 (LP2985-50DBV);
IC7 – Isolador digital ADuM1310 (ADuM1310ARWZ);
IC8 – Referência de tensão REF3440 (REF3440IDBV);
IC9 – Conversor digital-analógico LTC2640ACTS8-HZ12;
IC10 – Amplificador operacional OPA703 (OPA703NA);
J1 – Conector USB Molex 67068-9001;
J2 – Conector header macho de 2 pinos;
J3 – Bloco de terminais de 2 bornes;
L1 – Indutor de potência XFL3012-103ME (XFL3012-103MEB ou XFL3012-103MEC);
L2 – Indutor de potência XFL3012-223ME (XFL3012-223MEB ou XFL3012-223MEC);
Q1 – Transístor MOSFET de potência FDN327N;
Q2 – Transístor bipolar de potência MJD31C;
Q3 – Transístor bipolar MMBT3904;
R1 – Resistor de filme espesso 1MΩ±5% 1/8W (0805);
R2/3 – Resistor de filme espesso 4,7KΩ±5% 1/8W (0805);
R4/5 – Resistor de filme espesso 82Ω±5% 1/8W (0805);
R6 – Resistor de filme espesso 180Ω±5% 1/8W (0805);
R7-10 – Resistor de filme fino 1KΩ±0,05% 1/8W (0805);
R11 – Resistor de filme espesso 470Ω±5% 1/8W (0805);
R12 – Resistor de filme espesso 2,7Ω±5% 1/2W (1210).


Mais uma vez, o layout da placa está disponível nos formatos brd (Eagle 7.7.0) e Gerber. Reforço a necessidade de se fazer a encomenda da placa através do OSH Park, uma vez que o layout foi concebido tendo em consideração as especificações deste serviço. Caso opte por utilizar outro serviço de fabrico, deverá confirmar se o mesmo suporta layouts de quatro camadas com furação a partir de 0,5mm. No que concerne à montagem do projecto, aplicam-se as mesma recomendações dadas no post do projecto original.

Após a montagem da fonte de alimentação, é necessário configurar o respectivo interface CP2130. Como anteriormente, tal configuração só é possível em Linux, após instalar o programa de configuração contido no pacote "fau201-r1-conf-1.0.tar.gz", que por sua vez pode ser encontrado na pasta "Software". Para mais informações, consulte as notas do projecto. Todos os ficheiros e pastas relevantes estão disponíveis na pasta do projecto.

Links importantes:
Diagrama do circuito (pdf): https://app.box.com/s/b0wa...shur
Diagrama do circuito (Eagle 7.7.0 sch): https://app.box.com/s/f8kf...uk4w
Layout da placa (pdf): https://app.box.com/s/c31z...94ss
Layout da placa (Eagle 7.7.0 brd): https://app.box.com/s/lq2o...dexu
Ficheiros Gerber: https://app.box.com/s/2r6s...ite4
Guia de furação: https://app.box.com/s/5nm9...gv9i
Drivers (Windows): https://app.box.com/s/4qgf...yjtc
Software (Linux): https://app.box.com/s/q3yg...h0fo
Notas do projecto: https://app.box.com/s/hzfq...snk5
Pasta contendo todos os ficheiros: https://app.box.com/s/kk0r...pxgu
Projecto no OSH Park: https://oshpark.com/shared_projects/LMR1C1vR

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