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O REGULADOR DE VOLTAGEM
JOSÉ CARLOS MIRANDA Aprenda quase tudo sobre:
REGULADORES DE TENSÃO DE TRÊS TERMINAIS |
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Tudo o que você precisa saber para fazer sua fonte de tensão regulada . . .
O regulador de voltagem é um
dos componentes mais comuns colocados em um projeto. É o coração do que
nós chamamos de fonte de alimentação ele permite que tenhamos praticamente
qualquer valor de voltagem desejada (dentro dos limites de suas
características) para um circuito com excelentes taxas de regulação de
voltagem, filtragem e proteção contra curto circuito e excesso de
aquecimento. A única diferença entre ambos é a capacidade do fornecimento de corrente:
O circuito integrado 78L05 da
foto acima tem encapsulamento tipo TO92 e è um regulador positivo de 5v,
com capacidade de fornecer correntes máximas de 100mA, o regulador é
semelhante em sua forma exterior a um transistor pequeno (tipo BC 547 ou
337 entre outros) . Os reguladores fixos de 3 pinos existem em outras voltagens como: 6v, 8v, 9v, 10v, 12v, 15v, 18v, 24v, e podem ser reguladores negativos ou positivos, os reguladores positivos são com denominação 78xx onde o xx indica o valor da tensão, já os reguladores negativos tem a denominação 79xx.
Dentro da série de reguladores
de voltagem de três terminais existem os reguladores de voltagem
ajustáveis que são projetados para permitir um ajuste da tensão de saída
entre 1.2v a 37v e como os reguladores da serie fixa estes também estão
disponibilizados em versão de regulador positivo designado como 317 e
regulador negativo pelo prefixo 337.
Basicamente são invertidos a
entrada e o terra na comparação entre os dois integrados da série fixa,
mas por haver esta diferença entre os terminais sempre consulte um
catalogo para identificar os terminais do encapsulamento. No desenho abaixo apresentamos os reguladores de três terminais positivos e negativos.
Um circuito típico para um regulador positivo de 5 volts é mostrado abaixo:
Um capacitor de 100nF multicamada deve ser utilizado bem próximo aos terminais de saída e comum do regulador para evitar oscilações em alguns casos quando está ligado a circuitos de RF utiliza-se um capacitor polarizado de tântalo de 10uF em paralelo.
Aqui vão as dicas importantes :
1º.) Determine a tensão e a corrente necessárias para alimentação de seu projeto.
2º.) Regulação da linha de entrada do transformador É a variação que ocorre na linha elétrica da concessionária em virtude de fatores como distancia e horários e é refletida na saída do transformador utilizado para a fonte de alimentação esse fator é estabelecido como sendo no máximo 10% a menos, dai se faz presente a necessidade de incluir estes dados nos cálculos. Trocando em miúdos, as 16 horas temos uma tensão de entrada no primário da fonte de 125 volts e a saída do secundário é 10 volts, as 19 horas horário de pico de consumo de energia elétrica ao invés de 125 volts teremos apenas 112,5volts e no secundário teremos 9 volts.
3º.) O fator de regulação do transformador: É a variação que ocorre com a tensão na saída do transformador quando ele é medido sem nenhuma carga colocada em sua saída e quando é colocada a carga máxima pretendida. O ideal seria que está tensão fosse igual para os dois modos mas isto implicaria em um custo alto para o transformador mas ele teria excelentes qualidade e trabalharia frio sem esquentar, mas não é o que encontramos por ai onde temos transformadores trabalhando com taxas de 50 a 60% de regulação para você ter uma idéia disto vamos dizer um transformador sem carga produz 20 volts em sua saída, mas quando o colocamos provendo energia para a carga máxima está tensão diminui para 10 volts, ai pela matemática temos uma regulação de 50% não se assuste estas taxas são normais para as fontes de tomadas que são vendidas pelos marreteiros de todo o Brasil e só nos trazem dor de cabeça, queima de equipamentos, incêndios e desemprego. Sempre de preferência a um transformador com taxas de regulação melhores que 20% podem ser mais caros mas você economiza em outros materiais.
4º.) Escolha da Retificação: Os diodos ou a ponte retificadora deve ser escolhido de modo que a capacidade de corrente e a tensão a qual estejam submetidos fique no mínimo 30% acima da capacidade máxima necessária, consulte a necessidade de usar um dissipador para eles.
5º.) Escolha do capacitor de Filtragem: Utilize como parâmetro para definir o condensador de filtragem o valor de 2.200uF por amper consumido, portanto se precisamos de 2 amper utilizaremos um capacitor de 4.400uF. ou o mais próximo deste, quanto ao valor da tensão do capacitor deve ser pelo menos 60% maior do que a tensão de saída máxima do transformador (sem carga).
Vamos a um Exemplo:
Minha necessidade : fonte com uma saída de 12volts estabilizada com consumo oscilando entre 400ma. e 1 amper de saída.
Determinando o valor da tensão de saída do transformador. Primário do transformador, em concordância com a energia entregue pela concessionária de energia da região, (pode ser 110v, 125V, 220V ou 250V) Secundário = tensão requerida na saída da fonte. 12 volts, + 3 volts (valor mínimo indicado pelo fabricante do regulador como necessário para que o regulador funcione adequadamente), + 1,4 volts (correspondente a queda de tensão nos diodos da ponte retificadora), + 1,25volts (correspondente a regulação de linha comumente em torno de -10 %).
Fazendo as contas chegaremos ao resultado que a Tensão necessária para o secundário do transformador será de 18,1 volts
Determinando o tipo de diodo ou ponte retificadora a ser usado: Selecionado através de especificação do fabricante foi escolhido a utilização de 4 diodos 1N4007 com capacidade de corrente para 1 amper e tensão de 1.000volts e um preço bem pequeno.
Determinando a capacidade do capacitor de filtragem. A capacitância necessária para o eletrolítico fazer a filtragem esta na ordem de 2.200uF por amper de consumo na saída, portanto o capacitor exigido pelo nosso projeto é de 2.200uF. se a necessidade fosse 500ma.o valor do capacitor seria 1.100uF.
Determinando a tensão de trabalho deste eletrolítico. Tensão necessária para o eletrolítico é igual a: tensão de saída do transformador 18,1 - 1,4 volts da queda de tensão dos diodos, + 3,6 volts correspondente a taxa de aproximadamente 20% de regulação do transformador multiplicado por 1,27 calculando chegamos a 25,781volts tensão mínima necessária não danificar o dielétrico, nos capacitores a melhor forma de arredondamento e para cima, pois se o dielétrico romper o capacitor eletrolítico literalmente estoura.
O regulador de voltagem faz com que
o projeto de uma fonte de alimentação seja relativamente simples. Há quatro
pontos importantes para se lembrar ao projetar uma fonte de alimentação:
O circuito abaixo é montado em um a pequena placa de circuito impresso e utiliza uma ponte retificadora tipo W 04 com capacidade de corrente de 1,5amper e suporta uma tensão máxima de 40volts AC, o capacitor de filtragem é um eletrolítico de 2.200uF, e para suprimir possíveis oscilações internas utiliza um capacitor eletrolítico de 100uF no lugar do multicamadas, é utilizado um resistor de 220 Ohms para limitar a corrente do LED que serve de indicador da presença de tensão.. O circuito desta placa está logo abaixo.
A parte maravilhosa da eletrônica é sua natureza universal. Imagine se
cada país tivesse o seu próprio código de cores para resistores !
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