Fontes de Alimentação CIN - UFPE

Transcrição

1 Fontes de Alimentação CIN - UFPE

2 Tipos de Fontes Fonte de Tensão Baixa Impedância de Saída Varia Corrente, Mantém Tensão Fonte de Corrente Alta Impedância de Saida Varia Tensão, Mantém Corrente

3 Fonte de Tensão Não Regulada Regulada Série Paralelo Linear Chaveada

4 Regulador de tensão tipo Paralelo Tensão não regulada R S Tensão regulada Elemento de controle Circuito de amostragem Tensão de referência Elemento comparador Sinal de realimentação

5 Regulação Paralelo Básica Características: V SaidaMax = V Z V SaidaMin = V + * R L /(R1+R L ) R 1max = (V + -Vz)/ (I lmax + I zmin ) R L

6 Regulação Paralelo Básica A tensão na carga é determinada pelo diodo zener e pela tensão de base-emissor do transistor. 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. R 1max = (V + -Vz-V be )/ (I lmax + I zmin ) I S I L V SaidaMax = V Z + V be V SaidaMin = V + * R L /(R 1 +R L ) I c I L = V L /R L (corrente de carga) I b β V L R L I C = I S - I L (corrente de coletor) V be I S = (V + - V L )/R S (corrente da fonte) Considere: V be = 0,7 V

7 Regulação Paralelo Básica Requisitos da Fonte de tensão: V Saida = 5,6V.. 6,0V I Carga = ma Regulação Paralela Dispositivos: Diodo zener BZX55C 5V1 Transistor BC546 I S I L V SaidaMax = V Z + V b = 5,1+0,7=5,8V I L = 100 ma R L = V L /I L = 5,8V/100mA = 58 Ω R1 = V + -V L /I S = (15-5,8)V/100mA= 92 Ω I b V be I c β V L R L I S = I L +I C +I b

8 Comportamento do circuito Curva de carga do transistor V + = I s.r s +V ce => V + = (I l +I c +I b ).R s +V ce Lembrando que: I C = I b *β Para cálculo da curva de carga: a) Cálculo I C (corrente de saturação), fazemos V CE = 0: I C + I B = (V + - V CE )/R S I L => I C (1+1/β) = (V + - V CE )/R S I L I C = [(V + - V CE )/R S I L ]/(1+1/β); I l =0; com V CE = 0, I C = (V + /R S )/(1+1/β) 160 ma b) Cálculo V CE, para I C =0, I b =0: V CE = V + - ( I L + I B )R S 5,8 V

9 Curva de carga I C = (V + /R S )/(1+1/β) Ganho 240

10 Regulação Paralelo Básica circuito alternativo Requisitos da Fonte de tensão: V Saida = 5,6V.. 6,0V I Carga = ma Regulação Paralela Dispositivos: Diodo zener BZX55C 5V1 Transistor BC546 I S I L V SaidaMax = V Z + V b = 5,1+0,7=5,8V I L = 100 ma R L = V L /I L = 5,8V/100mA = 58 Ω I b I c β V L R L R1 = V + -V L /I S = (15-5,8)V/100mA= 92 Ω I S = I L +I C +I b R 2 V BE /I Zmin R 2 V be

11 Regulação Paralelo Básica circuito alternativo Com carga máxima idéia é não permite a polarização da junção V BE, ou seja, R 2.I 1 <0,7. Onde corrente no Zener = 5mA Assim, R 2 < 0,7V/5mA => R Ω Para a corrente maiores que 5mA, quando o zener precisa aumentar sua corrente para retificação da tensão de saída, o valor de R 2.I 1 torna-se maior que 0,7 V, permitindo condução no transistor e por conseguinte uma dissipação maior de potência.

12 Regulador de tensão tipo Série Tensão não regulada Elemento de controle Tensão regulada Circuito de amostragem Tensão de referência Elemento comparador

13 Regulador de tensão tipo Série 1. Se a tensão de saída diminui, as 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. R L

14 Regulação Série Básica Requisitos da Fonte de tensão: V Saida = 4,3V.. 4,7V I Carga = ma Regulação série Dispositivos: Diodo zener BZX55C 5V1 Transistor BC546 V + = 15 V R1 Max = (V + - V z ) /(I z min +I Lmax /h FEmin ) 0,7V V Saida = V z - V be Elemento série de controle I Z 5 ma R L 5,1V Tensão de referência Considere: V be = 0,7 V

15 Regulação Série Básica R 1 = (15-5,1)/6mA R 1 = 1650 Ω R 1 1K2 Ω V + = 15 V V CE = 10,6 V 0,7V I B = I E / β I B 1mA I Z 5 ma 5,1V I E = I C = I L =100mA V L = (V z -V be ) = 4,4 V R L = V L /I L = 44 Ω Considere: V be = 0,7 V β = 100

16 Curva de carga Curva de carga do transistor V + = I E.R L +V ce ; mas I C I E => V + = I c.r L +V ce Lembrando que: I C = I b *β a) Cálculo I C (corrente de saturação), fazemos V CE = 0: I C = (V + - V CE )/R L b) Cálculo V CE, para I C =0, I b =0: V CE = V +

17 Regulação Série Básica Requisitos da fonte: V Saida = 9.8V V I Carga = ma Regulação Série Dispositivos: Diodo zener BZX55C 5V1 Transistor BC546 R4 R L

18 Regulação Série Básica (+15V) β=100 0,7V β=100 R 4 0,7V V Z = 5,1V Considere: V be = 0,7 V I L = 100 ma R L Características: I R2 = I R3 10* I bq2 Transistores: I C1 = I L I B1 = I L / β 1 I C2 I B1 I B2 = I C2 / β 2 Assim: I B2 = I L /β 1 / β 2 = I L / β 1.β 2 Resistores: R 3 = (V z +V be ) / I R3 R 2 = (V Saida V R3 ) / I R2 R 4 = (V z -V Z ) / I R4 R 1Max = (V + - V Saida - V be )/(I z min +I L /h FE1min )

19 Curva de carga Curva de carga do transistor V + = I E.R L +V ce ; mas I C I E => V + = I c.r L +V ce Lembrando que: I C = I b *β a) Cálculo I C (corrente de saturação), fazemos V CE = 0: I C = (V + - V CE )/R L b) Cálculo V CE, para I C =0, I b =0: V CE = V +

20 Fonte de Corrente Não Regulada Regulada Série Paralelo Linear Chaveada

21 Fonte de Corrente Básica I L =V R2 /R 2 R1>>RL IL=V+/RL I bq1 Considerar: I R1 = I R3 10* I bq1 I bq1 = I L /h femin R1 = (V R2 +V be )/ I R1 R 3 = V + - (V R2 +V be )/ I R3

22 Atividades Projetar as seguintes fontes de tensão: V Saida = 4,8V.. 5,2V I Carga = ma Regulação Paralela V Saida = 5,6V.. 6,0V I Carga = ma Regulação Paralela V Saida = 4,3V.. 4,7V I Carga = ma Regulação Série Projetar uma fonte de corrente de 20 ma: Tensão de alimentação = 15 V V Saida = 9.8V V I Carga = ma Regulação Série