regulador de tensao com ci

Regulador de tenso usando CI

Regulador de tenso usando CIEng.: Roberto Bairros dos Santos. Um empreendimento Bairros Projetos Didticos www.bairrospd.kit.netEste artigo descreve como identificar Os circuitos integrados reguladores de tenso mais populares e apresenta circuitos prticos onde estes componentes so utilizados!

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Contedo1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Introduo:............................................................................................................. 3 Tipos de CI regulador de tenso: ............................................................................ 4 O encapsulamento do CI 78xx e 79xx: ................................................................... 5 Aplicao do CI Regulador 78XX e 79XX................................................................ 6 Circuito com CI regulador usado em uma fonte simtrica:..................................... 7 Regulador de tenso com sada ajustvel LM317: .................................................. 8 Aplicao do CI LM317:.......................................................................................... 9 Reforador de corrente para circuitos com CI reguladores: .................................. 11 Circuito reforador de corrente de sada com proteo contra curto circuito: ...... 12 Circuito regulador de corrente constante: ......................................................... 13 Fonte de tenso negativa usando Regulador para fonte positiva: ...................... 14 Exerccios:......................................................................................................... 15

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1 Introduo:Uma fonte de alimentao um circuito responsvel por gerar uma tenso constante para um circuito eletrnico que pode ser um radinho at uma nave espacial. Uma boa fonte de alimentao deve gerar uma tenso contnua na sada e estabilizada, isto significa que mesmo que a tenso de entrada varie a tenso na sada dever se manter constante, ou ainda, mesmo que a carga varie aumentando a corrente do circuito, a tenso na sada dever se manter constante! Na realidade estas variaes devero ficar dentro de limites prticos. Uma fonte estabilizada composta de um circuito retificador convencional que pode ser de meia-onda, ou onda completa mais um circuito eletrnico responsvel por estabilizar a tenso de sada. O circuito eletrnico poder ser discreto; composto por resistores e transistores montado por voc mesmo, ou ainda por um circuito integrado construdo especialmente para a esta funo!O circuito integrado uma opo mais moderna e simples de voc construir uma fonte estabilizada! Este trabalho ira mostrar os tipos mais comuns de circuitos integrados existentes no mercado para serem usados como reguladores de tenso em fontes lineares!

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2 Tipos de CI regulador de tenso:Existem vrios tipos de reguladores de tenso, no entanto existem aqueles tipos mais usados, sobre estes tipos que este trabalho ir falar. Quanto aplicao existem dois tipos de circuitos integrados reguladores de tenso: Regulador com sada fixa e regulador com sada ajustvel. Quanto a tenso de sada tambm existem dois tipos: Reguladores para tenses positivas e reguladores para tenses negativas. Os reguladores com tenso fixa so mais baratos e apresentam uma aplicao maior. A serie 78xx e 79xx so os mais comuns destes tipos onde as letras xx devem ser preenchidas com a tenso fixa da sada onde as mais comuns so: 5V, 9V, 12V, 15V e 24V. O CI da linha 78xx para sadas positivas e o CI da linha 79xx para sada negativa! O CI regulador para fontes de 5V muito usado em fontes para alimentao de micro-controladores e microprocessadores, j os CIs 7815 e 7915 ou 7812 e 7912 so muito usados em fontes de alimentao para amplificadores operacionais que necessitam de uma fonte simtrica. O CI 7824 muito usado em fontes de alimentao para o circuito de controle usando CLP na indstria!

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3 O encapsulamento do CI 78xx e 79xx:O encapsulamento do CI regulador de tenso similar a um transistor, desta forma muito comum a confuso deste tipo de componente com um transistor, voc deve estar atento para identificar que este componente no tem nada a ver com um transistor! Outro detalhe importante que a pinagem do CI da famlia 78xx e do 79xx so diferentes, a figura abaixo mostra a pinagem dos dois tipos de CIs!

Figura 1: Pinagem do CI regulador com tenso fixa.

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4 Aplicao do CI Regulador 78XX e 79XX.A aplicao deste tipo de CI simples, ele deve ser colocado na sada do circuito retificador, entre a carga e o capacitor eletroltico! A figura abaixo mostra como ligar o CI em srie com a carga, observar que o circuito retificador no est desenhado. O circuito tambm possui dois capacitores de baixo valor que so recomendados pelo fabricante para deixar o circuito mais estvel, estes capacitores so do tipo plstico ou de cermica. Voc deve cuidar que a tenso de entrada seja pelo menos 3 volt mais alta do que a tenso de sada, quanto mais alta a tenso de entrada em relao a tenso de sada tanto maior ser a potncia dissipada no regulador, mais o CI vai esquentas. Se a tenso de sada deve ser 5 V a tenso de entrada deve ficar acima de 8V!

Figura 2: Conexo do CI regulador com tenso fixa!

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5 Circuito com CI regulador usado em uma fonte simtrica:A figura abaixo mostra um circuito usando dois reguladores de tenso fixa para gerar duas sadas simtrica em relao ao terra. A sada +VCC igual a +12V em relao ao terra e a sada VCC igual a -12V em relao ao terra, entre as sadas +12V e -12V voc ter uma tenso de 24V! Para outras tenses substitua o CI pelo valor apropriado! Para maior estabilidade voc deve usar capacitores de tntalo ou plstico, se for usado capacitor eletroltico de alumnio voc deve ajustar os valores dos capacitores para mais dez vezes do valor marcado! Para aumentar a resposta a variaes rpidas de corrente o diodo 1N4001 deve ser empregado se o CI estiver situado longe da carga!

Figura 3: Fonte simtrica usando dois CIs reguladores de tenso fixa!

O circuito de entrada igual a +15V e -15V em relao ao terra pode ser gerado de vrias formas a figura abaixo mostra as duas formas mais comuns de gerar estas tenses e entrada, um circuito de meia-onda e outro de ondacompleta!

Figura 4: Exemplo de circuitos retificadores para fonte simtrica!

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6 Regulador de tenso com sada ajustvel LM317:O CI LM317 o mais popular dos CIs reguladores de tenso, o CI LM317M foi construdo para fontes ajustveis com corrente de sada mxima de 500 mA e tenso de sada ajustvel entre 1,2 V e 37 V. Este componente simples de usar bastam dois resistores externos ao CI para ajustar a tenso de sada, ele ainda possui proteo interna contra curto circuito e proteo contra sobre aquecimento o que torna este CI prtico e difcil de queimar! O CI LM317 tem uma vasta aplicao. Este CI pode ser usado como fonte fixa, onde a tenso de sada foge ao padro dos CIs com tenso fixa. Outra aplicao em fonte onde a tenso de sada tem que ser ajustada na fbrica ou ainda em fontes de alimentao onde a sada deva ser ajustada pelo operador, como o caso das fontes de tenso usada em laboratrio de eletrnica! O encapsulamento deste tipo de CI mostrado abaixo, note que a pinagem bem diferente da pinagem dos CIs de tenso fixa, voc deve prestar ateno para no errar a conexo. Neste tipo de CI no tem o pino de terra e sim o pino de ajuste (Adjust)! Outro detalhe importante que o pino 2 de sada est eletricamente conectado ao dissipador de calor!

Figura 5: Pinagem do CI LM317!

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7 Aplicao do CI LM317:O circuito usando o CI LM317 mostrado abaixo. O resistor R2 o resistor de ajuste da tenso de sada e o resistor Rf fixo no valor de 220 Ohm sendo este um valor recomendado pelo fabricante (na verdade o fabricante recomenda uma resistor de 240 Ohm)! A idia bsica do circuito ter um CI com sada fixa entre os pinos Vout e o pino de ajuste. A tenso de sada no CI LM317 de 1,2 V e chamada de tenso de referncia Rref. Esta tenso fixa sobre o resistor Rf gera uma corrente constante em direo ao resistor R2 ajustvel. O segredo do circuito que a corrente sobre R2 devido principalmente a corrente gerada sobre Rf desde que a corrente interna do CI que flui pelo pino de ajuste muito baixa. O fabricante constri o CI de forma a ter uma corrente no pino de ajuste muito menor do que a corrente sobre o resistor Rf, de forma que, esta corrente possa ser desprezada no clculo da tenso de sada! Para calcular a tenso de sada Vout voc deve trabalhar na malha de sada e o resultado mostrado abaixo:Vout Vref.(1 Rf Rf ) 1,2V.(1 ) R2 R2

Observe que tambm so empregados capacitores para estabilizar o circuito, estes capacitores devem ser de tntalo, se for usado capacitor comum de alumnio o valor dos capacitores deve ser aumentado de 10 vezes! O circuito mostrado abaixo:

Figura 6: Circuito Regulador de tenso ajustvel usando o CI LM317!

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A equao descrita acima para determinar o valor do resistor R2 baseada no divisor de tenso, outra forma de calcular o valor de R2 a partir da corrente fixada pelo resistor Rf. A corrente fixada pelo resistor Rf ir percorrer o resistor R2 gerando uma tenso sobre este componente. A tenso de sada ser a soma da tenso sobre R2 mais a tenso sobre Rf. A tenso sobre Rf a tenso de referncia 1,2 V. A corrente sobre o resistor Rf dada pela equao abaixo e ser chamada de corrente de referncia.I ref Vref 1,25V 0,0057A Rf 220

A tenso sobre o resistor R2 e a tenso de sada dada abaixo:VR 2 I ref .R 2 VOUT VR 2 1, 25V

Por exemplo, se voc tem que determinar R2 para um circuito usando o LM317 com tenso de entrada de 12 V e tenso de sada de 5V. Qual o valor do resistor R2? Soluo: Primeiro determine a queda de tenso sobre o resistor R2!VR2 VOUT VREF 12 1,2 10,8V

Sabendo a queda sobre R2 determine o valor de R2!R2 VR2 10,8V 1894 2K I REF 0,0057

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8 Reforador de corrente para circuitos com CI reguladores:Os CI reguladores so construdos para baixa potencia se voc quiser us-los em circuitos com maior corrente voc dever usar um transistor em paralelo com o CI. O circuito mostrado na figura abaixo mais popular, neste circuito o transistor Q1 passa a conduzir quando a corrente de sada maior do que a corrente do regulador. A figura abaixo mostra o circuito e o clculo do resistor e da corrente mxima de sada!

Figura 7: Circuito regulador de tenso com reforo de corrente!

Este mesmo circuito pode ser empregado para o CI LM317 com tenso de sada ajustvel!

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9 Circuito reforador de corrente de sada com proteo contra curto circuito:O circuito mostrado no pargrafo anterior tem um problema grave, em caso de curto circuito o transistor poder queimar. O circuito mostrado abaixo possui um segundo transistor Q2 que desliga o transistor Q1 caso a corrente de sada ultrapasse o valor da corrente de curto circuito Isc. A figura tambm mostra como calcular o resistor Rsc que o sensor de corrente de curto circuito. O funcionamento do circuito simples. Quando a corrente sobre o resistor Rsc faz com que a queda de tenso entre a base e o emissor do transistor Q2 atinja o valor de conduo deste transistor, que normalmente de 0,7V, Q2 passa a conduzir. Q2 conduzindo colocando em curto o emissor e a base de Q1 desligando este transistor e a corrente na sada diminui novamente!

Figura 8: Circuito regulador de tenso com reforo de corrente e proteo contra curto circuito! Novamente cabe a observao de que este tipo de circuito pode ser usado com o CI LM317!

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10 Circuito regulador de corrente constante:O circuito mostrado abaixo com o LM317 mostra um circuito onde a sada no de tenso e sim de corrente, este um circuito prtico para gerar uma fonte de corrente! Neste circuito a corrente de sada ajustada pelo potencimetro R2. O circuito simples e a corrente de sada determinada pela corrente sobre os resistores R1+R2 e esta corrente determinada pela queda de tenso sobre os resistores e o valor dos resistores. A queda de tenso sobre os resistores a tenso de referncia (1,2V) gerada pelo CI LM 317!

Figura 9: Circuito de uma fonte de corrente ajustvel!

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11 Fonte de tenso negativa usando Regulador para fonte positiva:Este circuito muito interessante pois mostra como voc ode construir uma fonte negativa com dois terminais de sada usando um CI regulador para fontes positivas, desta forma voc pode ter no seu estoque somente CI positivos e quando precisar uma fonte negativa aplique o circuito abaixo! Uma fonte com dois terminais de sada negativa aquela em que a sada negativa em relao ao terra que o zero volt, ento, o borne que voc chamar de terra para o circuito externo ser o zero volt. Se voc tem uma fonte positiva e colocar o terra externo no borne negativo este ser o zero, isto o que feito normalmente, mas se voc chamar o borne positivo de terra ento voc ter uma fonte negativa! No circuito abaixo o terra interno no foi desenhado e a sada o CI foi ligado ao terminal chamado de terra (zero volt) do circuito externo configurando uma fonte negativa (para o circuito externo) usando um CI regulador para fontes positivas!

Figura 10: Circuito de uma fonte negativa usando CI regulador Positivo!

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12 Exerccios:(Escolha somente uma das alternativas. NR significa Nenhuma das respostas) 1) Voc incumbido de construir uma fonte fixa de +5VCC, qual o CI voc escolhe para construir o circuito? a) 7812 b)7905 c)7805 d)7912 e)NR

2) Dado a ligao abaixo para um CI regulador. Quais dos CIs abaixo poderia ser este componente?

a) 7805

b) 7905

c) LM317

d) 7400

e)NR

3) Se voc deseja construir uma fonte de alimentao positiva com sada de 12V e possui quatro fontes de alimentao no reguladas. Escolha a melhor opo para ser usada no circuito de forma a termos segurana quanto a estabilidade da tenso de sada e no garantir que haver sobre aquecimento do CI? a) 100V b) 18V c) 12V d) 5V e) NR

4) Dada a fone de tenso simtrica abaixo identifique os CI usados?

A) CI1=7815 CI2= 7915 D) CI1=7915 CI2=7815

B) CI1=7815 CI2=7815 E) NR

C) CI1=7915 CI2=7915

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5) Qual o valor mais apropriado para o resistor R1 e R2 respectivamente no circuito abaixo se voc deseja uma tenso de sada de 24V?

A) 20 , 3991 D) 3991 , 20

B) 220 , 3991 E) NR

C) 3991 , 220

6) O circuito abaixo usado em circuitos geradores de corrente de sada fixa onde o valor de R1 de 1,25 . Determine o valor da corrente de sada?

A) 1,25A

B) 5A

C) 1A

D) 2A

E)NR

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SOLUO: 1) C 2) B 3) B 4) A 5) B 6) C

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