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Fontes de Alimentação
Prática de Laboratório
Tipos de Fontes
Fonte de Tensão Baixa Impedância de Saída Corrente varia, Tensão constante
Fonte de Corrente Alta Impedância de Saída Tensão varia, Corrente constante
Fonte de Tensão
Não Regulada Regulada
Paralelo Série
Regulador de tensão tipo Paralelo
Tensão de referência
Circuito de amostragem
Tensão não regulada Tensão
regulada
Elemento de controle
Elementocomparador
Sinal de realimentação
RS
VIN
VOUT
Regulação Paralelo Básica (01)
RL
Características: Tensão de saída:
VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL)
R1max= (V+-Vz)/ (Ilmax + Izmin)
Resistência série
Vsaida
VSaidaMax = VZ = tensão
zener
Regulação Paralelo Básica (02) A tensão na carga é determinada pelo diodo zener e pela tensão
de base-emissor do transistor. Funcionamento básico:
Se a resistência de carga diminui (aumenta carga), menos corrente entra em Q1 (menos corrente de coletor) e mais corrente vai para a carga, mantendo a tensão constante.
Vbe
RL
Rsmax= (V+-Vz-Vbe)/ (Ilmax + Izmin)
Considere: Vbe = 0,7 V
IbVL
IL
IL = VL/RL (corrente de carga)
VSaidaMax = VZ + Vbe
VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL)
IS
IS = (V+ - VL)/R1 (corrente da fonte)
Ic
IC = IS - IL - IZ (corrente de coletor)
VCE
R2
Tensão de referência
VCE = V+
IC= (V+/RS)
Comportamento do circuito1. Levantar a curva de carga do transistor
V+ = Is.Rs+Vce => V+ = (Il+Ic+IZ).Rs+Vce
2. Lembrando que: IC = Ib*
3. Comportamento de IC e VCE: a. Cálculo IC :
IC + IZ = (V+ - VCE)/RS – IL => IC + IZ = (V+ - VCE)/RS – IL
IC= [(V+ - VCE)/RS – IL] - IZ;
Corrente máxima (saturação) (IL=0 e VCE = 0);
IC= [(V+/RS)] b. Cálculo VCE:
VCE = V+ - [IC + IZ +IL] RS VCE máximo, com IC =0, Ib =0; IZ=0;IL=0;
VCE = V+
Requisitos da Fonte de tensão: VSaida = 5,6V .. 6,0V ICarga = 0 .. 100 mA Regulação Paralela
Dispositivos: Diodo zener BZX55C – 5V1 Transistor BC546
VSaidaMax = VZ + Vb = 5,1+0,7=5,8V
IL = 100 mARL = VL/IL= 5,8V/100mA = 58
R1 = V+-VL/IS = (15-5,8)V/100mA= 92
IS = IL+IC +IZ
β 240
Regulação Paralelo Básica (Exemplo)
1. Corrente do coletor: IC= [(V+ - VCE)/RS – IL]-IZ; IC (5,8 - VCE)/92- IL -IZ => IC 0,063 – 0,01 VCE – [IL +IZ]=>
IC (0,063 – 0,01 VCE – [IL +IZ]) A
2. Tensão de Coletor: VCE = V+ - [IC +IZ +IL] RS
VCE 5,8 – [IC +IZ + IL] 92 V
Vbe
RL
Ic
Ib VL
ILIS
VCE
R2
IZmin = 5mA
Ib << IZ
VSaidaMax = VZ + Vb = 5,1+0,7=5,8V
IL = 100 mARL = VL/IL= 5,8V/100mA = 58
R1 = V+-VL/IS = (15-5,8)V/100mA= 92 IS = IL+IC +IbR2 VBE/IZmin
Regulação Paralelo Básica – circuito alternativo
Vbe
RL
Ic
Ib VL
ILIS
R2
I1
Com carga máxima, a idéia é não permitir a polarização da junção VBE, ou seja, R2.I1 <0,7. Onde a corrente no Zener = 5mA Assim, R2 < 0,7V/5mA => R2 140
Para a corrente maiores que 5mA, quando o zener precisa aumentar sua corrente para retificação da tensão de saída, o valor de R2.I1 torna-se maior que 0,7 V, permitindo condução no transistor e por conseguinte uma dissipação maior de potência.
Regulador de tensão tipo Série
Elemento de controle
Circuito de amostragem
Elementocomparador
Tensão de referência
Tensão não regulada
Tensãoregulada
RL
1. Se a tensão de saída diminui, a tensão base-emissor aumenta, fazendo com que o transistor conduza mais, e dessa forma, aumente a tensão de saída.
2. Se a tensão de saída aumenta, a tensão base-emissor diminui, e o transistor conduz menos, reduzindo, assim, a tensão de saída, mantendo a saída.
Regulador de tensão tipo Série
Curva de carga Curva de carga do transistor
V+ = IE.RL+Vce; mas IC IE => V+ = Ic.RL+Vce
Lembrando que: IC = Ib*
Cálculo IC :
IC= (V+ - VCE)/RL
Corrente de saturação (fazemos VCE = 0): IC= (V+ - VCE)/RL => IC= V+/RL
Cálculo VCE: VCE= (V+ - ICRL)
para IC =0, Ib =0:
VCE = V+
VCE = V+
IC= V+/RL
Regulação Série Básica (exemplo)
Considere: Vbe = 0,7 V
RL
Requisitos da Fonte de tensão: VSaida ; ICarga Regulação série
Dispositivos: Diodo zener Transistor
Tensão de referência
Elemento série de controle
VBE VSaida = Vz - Vbe
R1Max = (V+ - Vz) /(Izmin+ILmax/βmin
)
VZ
IZmin
IB =ILmax /
IC= (V+ - VCE)/RL
VCE= (V+ - ICRL)
Regulação Série Básica
Considere: Vbe = 0,7 V = 100
RL = VL/IL = 44
5,1V
VL = (Vz-Vbe) = 4,4 VVBE
IE = IC = IL=100mAVCE
V+ = 15 V
IB = IE /
IZ
1. VL = (Vz-Vbe) =5,1-0,7 = 4,4 V
2. VCE = V+- VL = 15 - 4,4 = 11,6 V3. IR = (10-5,1)/520 = 10 mA
R1 = (10-5,1)/10mAR1 = 520 R1 520
VCE = V+
IC= V+/RL
Para RL = 10 IL = VL/ RL = 440 mAIB = IE/β = 4,4 mAIZ = IR- IB = (8,2-4,4)mA = 7,8 mA
IR
Regulação Série Básica (circuito
alternativo) Requisitos da fonte: VSaida = 9.8V .. 10.2V ICarga = 0 .. 100 mA Regulação Série Dispositivos:
Diodo zener BZX55C – 5V1 Transistor BC546
RLR4
RLR4
Regulação Série BásicaCaracterísticas: IR2 = IR3 10* IbQ2
Transistores: IC1 = IL IB1 = IL/ 1
IC2 IB1
IB2 = IC2 / 2
Assim: IB2 = IL/1/ 2 = IL / 1 .2
Resistores: R3 = (Vz+Vbe) / IR3
R2 = (VSaida – VR3) / IR2
R4 = (Vz-VZ) / IR4
R1Max = (V+ - VSaida - Vbe)/(Izmin+IL/hFE1min
)
Considere: Vbe = 0,7 V
0,7V
0,7V
IL = 100 mA
VZ = 5,1V
(+15V)=100
=100
Curva de carga
Curva de carga do transistorV+ = IE.RL+Vce; mas IC IE => V+ = Ic.RL+Vce
Lembrando que: IC = Ib*
a) Cálculo IC (corrente de saturação), fazemos VCE = 0:
IC= (V+ - VCE)/RL
a) Cálculo VCE, para IC =0, Ib =0:
VCE = V+
