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Comutador automático de tensão 120/240 V (ART928)

O circuito apresentado permite a conexão direta de equipamentos em redes de 120 V (110/117/127 V) ou 240 V (220/240 V) sendo a comutação feita de modo automático. (2007)

O circuito é sugerido pela ST Micro (www.st.com) e faz uso de um circuito integrado AVS10. O princípio de funcionamento desse circuito é baseado numa configuração de dobrador/ponte que analisamos a seguir.

A Ponte e o Dobrador de Tensão

As tensões nas redes de energia dos diversos locais do mundo, e também do nosso país se baseiam em tensões de 120 V ou 240 V com freqüências de 50 Hz ou 60 Hz.

Numa rede de 120 V (aqui no Brasil, 117 ou 127 V), os aparelhos funcionam bem com tensões de 90 V a 132 V enquanto que nas redes de 240 V, os equipamentos podem funcionar bem com tensões de 187 a 264 V. O projeto desses equipamentos prevê isso.

Assim, nas configurações normais de aparelhos que devam funcionar nas duas redes o que se faz é empregar um dobrador de tensão e projetar o circuito para funcionar com a tensão do dobrador quando a entrada é 120 V e com a tensão da rede quando for 240 V.

A figura 1 mostra uma configuração desse tipo em que usamos 4 diodos numa ponte retificadora e um regulador que determina a tensão de saída. Esse circuito tem a comutação manual, feita pela chave S1.

Evidentemente, esse circuito tem a desvantagem de que uma distração no acionamento da chave que, estando em posição de 120 V, pode levar o equipamento à queima se ele for ligado em 240 V.

 


 

 

Uma idéia para um circuito de Comutador Automático de Tensão ou Automatic Voltage Switch (AVS) é a que faz uso de um comparador e de um TRIAC, conforme mostra a figura 2.

Nesse circuito, um comparador é usado para detectar a tensão de pico da rede e se ela for maior ou menor do que a tensão de referência o circuito de controle de um Triac é disparado.

Esse triac serve então de comutador do modo de operação do circuito fazendo às vezes da chave S1 que mostramos na configuração da figura 1.

O circuito de interface entre o comparador e o Triac normalmente é formado por um transistor de potência.

 


 

 

Uma solução interessante para esse circuito é justamente a proposta pela ST que faz uso de um circuito integrado especialmente projetado para esse tipo de aplicação, o AVS10.

Conforme mostra o diagrama de blocos da figura 3, esse circuito integrado não só contém o comparador e circuito de interface, além da referência de tensão como o próprio Triac que faz a comutação automática da tensão na ponte dobradora.

Além disso o circuito é também projetado para ter uma boa imunidade a transientes que possam estar presentes na rede de energia. Esses transientes poderiam ser interpretados com mudanças da tensão da rede levando o circuito a uma comutação indevida.

Outro tipo de imunidade oferecida pelo componente é a que evita que sags e surtos afetem seu funcionamento.

 


 

 

Para a rede de energia assume-se uma tolerância da tensão nominal de +/- 10%. Isso significa que na rede de 120 V a tensão máxima admitida é 132 V e na rede de 240 V a tensão mínima admitida é de 187 V. Isso significa que entre 132 V e 187 V existe um "gap" que deve ser considerado no projeto de um comutador automático de tensão.

Para efeito de um projeto prático é melhor deixar uma margem um pouco maior, por exemplo, 140 V a 170 V. Justamente pensando nesse tipo de comportamento, a ST sugere uma solução interessante que passamos a mostrar.

 

O Circuito

A idéia é utilizar um circuito integrado AVS10 que além dos elementos do circuito tem o triac embutido. Esse componente, fornecido em invólucro de 8 pinos pode ser usado em fontes até 300 W. Um outro componente da mesma família, o AVS12 pode ser usado em fontes até 500 W.

Na figura 4 temos então o circuito sugerido pela ST.

 


 

 

Uma das grandes vantagens desse circuito está no seu baixo consumo, pois enquanto soluções tradicionais consomem de 5 a 12 W, esse circuito precisa de apenas 2 W.

O controle do Triac é obtido a partir de uma técnica inédita que produz pulsos de 23 ms (45 kHz) com ciclo ativo de 10%. R2 e C3 determinam essa freqüência.

Outro destaque desse circuito é a segurança, já que existe a supressão digital de picos , histerese e validação da faixa.

Mais informações sobre valores dos componentes para o projeto podem ser obtidas no site da ST Microelectronics.

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N° do componente 

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