Fonte Linear

Fonte linear é um sistema de alimentação em que a tensão é reduzida ou convertida, retificada, filtrada e regulada por um elemento que dissipa continuamente a diferença entre entrada e saída. Em uma configuração clássica, um transformador de 50/60 Hz fornece baixa tensão AC; uma ponte de diodos retifica; capacitores armazenam energia; um transistor ou regulador integrado mantém a saída. Também existem reguladores lineares após uma fonte DC. A topologia é antiga, previsível e de baixo ruído. Durante décadas foi a solução dominante para áudio, instrumentação e eletrônica analógica. A expansão de fontes chaveadas a partir dos anos 1970 e 1980 reduziu seu uso em altas potências por eficiência e volume. Ainda é escolhida quando ruído, simplicidade e resposta analógica valem mais que massa e calor. Em automação residencial, pode alimentar pré-amplificadores, sensores de precisão, referências, interfaces analógicas e pequenos circuitos. Não é adequada por padrão para dezenas de ampères ou quadros compactos. A dissipação do regulador é aproximadamente a queda de tensão multiplicada pela corrente. Se entram 18 V DC e saem 12 V a 1 A, cerca de 6 W viram calor no regulador, além de perdas do transformador e diodos. O dissipador precisa manter a junção abaixo do limite. Proteção térmica não deve ser o modo normal. O capacitor de filtro é dimensionado pela corrente, frequência da rede e ripple. A tensão de entrada mínima precisa ficar acima do dropout mesmo no vale. Redes de 50 e 60 Hz produzem ripple de 100 ou 120 Hz após ponte. Reguladores LDO reduzem a diferença mínima, mas ainda dissipam calor. A fonte linear pode ter isolação pelo transformador, mas uma placa de regulador alimentada por adaptador não cria isolação adicional. O projeto precisa considerar fusível, aterramento, carcaça, ventilação e curto. A baixa emissão de alta frequência é vantagem, mas retificação e transformador ainda geram campos e harmônicos.

Fontes lineares completas com transformador e isolação se enquadram em normas de segurança aplicáveis da série IEC 61558 ou IEC 62368-1 conforme o equipamento. O projeto térmico, as distâncias de isolação, os fusíveis e a instalação seguem normas do produto e ABNT NBR 5410.

• A
  Fornece ruído de alta frequência reduzido

  A ausência de chaveamento rápido simplifica alimentação de áudio e sensores analógicos. O ripple de baixa frequência pode ser filtrado. Reguladores de baixo ruído entregam microvolts em aplicações específicas. O layout e o aterramento continuam decisivos. Um transformador próximo a pré-amplificador induz hum. Cabos precisam ser roteados. Uma fonte linear mal montada pode ser mais ruidosa que uma chaveada de boa qualidade. A escolha deve ser medida na banda relevante.
• B
  Torna o projeto térmico parte central da confiabilidade

  Calor reduz vida de capacitores e semicondutores. Dissipador, interface térmica, ventilação e temperatura ambiente são calculados. A resistência térmica total da junção ao ambiente determina. Um quadro a 50 °C possui margem menor. O termostato de proteção é último recurso. Sensores podem monitorar. A automação não deve religar uma fonte em proteção repetidamente. A consequência prática de subdimensionar é reset intermitente e envelhecimento acelerado.
• C
  Oferece comportamento simples em bancada e instrumentação

  A resposta é previsível e a saída pode ter baixa interferência. Para sensores de ponte, ADCs e áudio, isso reduz esforço de filtragem. Em sistemas mistos, usa-se uma fonte chaveada para conversão principal e LDO local para estágios sensíveis, obtendo custo-benefício melhor. O LDO precisa dissipar apenas pequena diferença. Essa arquitetura é comum. O critério é não insistir em uma fonte linear grande quando um pós-regulador resolve.
• D
  Exige transformador e proteção adequados quando ligada à rede

  O transformador de 50/60 Hz fornece isolação apenas se construído e certificado. O primário recebe fusível e seccionamento. O secundário também pode exigir proteção. A carcaça metálica é aterrada. Diodos precisam suportar corrente de pico e tensão reversa. Capacitores armazenam energia após desligar. Resistor bleeder reduz, mas não substitui verificação. Uma placa de hobby exposta não é produto final seguro em quadro residencial.