Os Reguladores de Tensão

REGULADORES de TENSÂO

REGULADOR SÉRIE:[pic 1]

        O regulador série é na realidade uma fonte de alimentação regulada mais sofisticada em relação aos reguladores que utilizam apenas diodo zener.

        

        O diodo zener atua apenas como elemento de referência enquanto que o transistor é o elemento regulador ou de controle. Observa-se que o transistor está em série com a carga, daí o nome regulador série.

        

        FUNCIONAMENTO:

• A tensão de saída estará disponível na carga (VL), então: VL = VZ - VBE
• Como VZ >> VBE podemos aproximar: VL = VZ
• Sendo VZ constante, a tensão no ponto "x" será constante
• Caso VIN aumente podemos analisar o que acontece aplicando LKT:

VIN = VR + VZ, mas VR = VCB, logo: VIN = VCB + VZ

VCE = VCB + VBE

        Portanto, quando VIN aumenta, como VZ é constante, VCB também aumentará provocando um aumento de VCE, de modo a suprir a variação na entrada, mantendo VL constante.

VL = VIN - VCE

Então: se VIN aumenta ➔  VCE aumenta ➔ VL não se altera

• Caso VIN diminua podemos analisar o que acontece aplicando LKT, obedecendo          os mesmos princípios adotados anteriormente. Neste caso VCB diminui.

Com a diminuição de VIN ➔ VCE diminui ➔ VL não se altera

        LIMITAÇÕES:

        Valores mínimos e máximos de VIN

        Como VIN = VR + VZ    e   VR = R.IR   mas   IR = IZ + IB

        

        então:

        VIN = R(IZ + IB) + VZ

        Para VIN mínima temos: VIN(MIN) = R(IZ(MIN) + IB(MAX))

        Portanto, abaixo do valor mínimo de entrada o diodo zener perderá suas características de estabilização.

        

        Para VIN máxima temos: VIN(MAX) = R(IZ(MAX) + IB(MIN))

        Acima do valor máximo de entrada o diodo zener perderá também suas características de estabilização e será danificado.

        

        CONDIÇÕES PARA UM PROJETO:

        Alguns parâmetros devem ser observados para que o circuito opere em condições normais sem danificar seus componentes.

• Tensão de entrada máxima:

        VIN(MAX) = (IB(MIN) + IZ(MAX)).R + VZ  ( I )

        Na pior condição RL = ∞ (carga aberta), logo IB(MIN) = 0

VIN(MAX) = R.(IZ(MAX)) + VZ

        onde: IZ(MAX) = [pic 2]

• Tensão de entrada mínima:                

VIN(MIN) = (IB(MAX) + IZ(MIN)).R + VZ   ( II )

De ( I ) tiramos: IZ(MAX) = [pic 3] ( III)

De ( II ) tiramos: IZ(MIN) + IB(MAX) = [pic 4] ( IV )

Dividindo ( III ) e ( IV ) temos:

[pic 5]

PROJETO

        Projetar uma fonte de alimentação estabilizada com diodo zener e transistor com as seguintes características:

Tensão de saída (VL): 6V

Corrente de saída máxima (IL(MAX)): 1,5A

Tensão de entrada (VIN): 12V ± 10%

Escolha do transistor

        O transistor a ser utilizado deverá obdecer as seguintes características:

VCBO > VIN(MAX) ➔ no caso 13,2V

IC(MAX) ^[1]> IL(MAX) ➔ no caso 1,5A

PC(MAX) ^[2]> (VIN(MAX) - VL) . IC(MAX)

        

        Supondo que o transistor escolhido seja o BD235, que de acordo com o manual do fabricante tem as especificações:

VCBO(MAX) = 45V

IC(MAX) = 2A

PC(MAX) = 25W

β > 40 < 250

        Neste caso, o valor mínimo de beta é 40 e o máximo 250. Para que o projeto funcione sem problemas adota-se o beta de menor valor.