OIENTAÇÕES GEAIS SOBE POJETOS DE ONTE DE ALIMENTAÇÃO EGULADA Profa. Zélia Myriam Assis Peixoto Objetivo: Informar o aluno sobre os principais fundamentos relativos às fontes de alimentação, tornando-o capaz de projetar uma fonte de alimentação linear regulada através do uso de circuitos integrados. I - APESENTAÇÃO Uma fonte de alimentação regulada é um circuito eletrônico projetado para proporcionar uma tensão contínua pré-determinada O reg independente da corrente de saída IL, da temperatura ou de quaisquer variações na tensão da rede CA de alimentação de entrada [Millman]. ários tipos de fonte de alimentação reguladas estão disponíveis, dentre as quais podem ser destacadas: - ontes de alimentação lineares - ontes de alimentação chaveadas - ontes de alimentação ressonantes Este trabalho trata das fontes de alimentação reguladas lineares através de circuitos integrados monolíticos, no caso o LM73. Inicialmente, serão abordados os fundamentos básicos das fontes lineares discretas, passando-se à utilização dos CI's e finalmente, às orientações gerais dos projetos a serem executados. II. UNDAMENTOS DAS ONTES EGULADAS DISCETAS Basicamente, as fontes de alimentação reguladas lineares são compostas pela estrutura representada no diagrama em blocos dado a seguir: Proteção contra sobre corrente in out Transformador Abaixador etificação iltro onte Não-egulada Amplificador de Erro egulador
A seção não-regulada contém os componentes responsáveis pela transformação da tensão da rede para o nível de tensão CA desejado (transformador), pela conversão CA/CC (retificador) e pela redução das oscilações (ripple) da tensão retificada (filtro). O circuito abaixo apresenta a estrutura básica do egulador Série [Malvino]: 3 Q a in s Q P L oreg z Dz b O resistor s deverá garantir a polarização do diodo zener Dz, por sua vez responsável pela tensão de referência, z. O transistor Q, conectado na configuração seguidor de emissor, providencia que a tensão no seu emissor ( O reg ) esteja.7 volts ( valor correspondente à tensão BE ativo ) acima da tensão fornecida à sua base. Observe que toda a corrente disponível na saída deverá fluir pelo transistor Q. O divisor de tensão - amostra a tensão de saída O reg, fornecendo a tensão de realimentação à base do transistor Q. O transistor Q, operando na região ativa, estará comparando as tensões e Z, comportando-se da seguinte forma: - Se o tende a aumentar, aumenta e em consequência, aumenta a tensão na base do transistor Q. Desta forma, a corrente de coletor do transistor Q aumenta, reduzindo a sua tensão de coletor a emissor ( CE ) e consequentemente, a tensão na base de Q. Novamente, a tensão de emissor de Q - seguindo a tensão de base - será reduzida, compensando o aumento inicialmente suposto. Considerando a tensão do diodo zener, a tensão de saída pode ser determinada como: = + BE Da relação, Z = + = + + ou seja, = ( + ) BE Z.
3 O potenciômetro P permite que a tensão de saída seja ajustada dentro de uma faixa de valores pré-escolhidos, compensando ainda as tolerâncias em relação aos valores dos resistores e diodo zener. Alguns aspectos devem ainda ser considerados nas fontes de alimentação reguladas como a dissipação de potência do transistor Q, o uso de pares Darlington substituindo Q para o aumento da capacidade de corrente de saída, o uso de capacitores como filtros de ruídos de alta frequência, dentre outros. III. EGULADOES MONOLÍTICOS Com o advento da Microeletrônica, tornou-se econômica e tecnologicamente realizável a incorporação de todos os componentes da fonte regulada na forma monolítica, obtendo-se todas as vantagens dos circuitos integrados: - excelente desempenho, dimensões reduzidas, fácil utilização e alta confiabilidade. Um regulador monolítico de grande aplicabilidade é a série 78XXC, constituída de reguladores de tensão fixa. A figura abaixo representa sua aplicação usual, onde os capacitores Ci e Co são utilizados para a filtragem de ruídos de alta frequência e o aumento da estabilidade de saída em relação à temperatura. 78XXC in DC Ci Co. µ µ o Estes dispositivos não exigem qualquer ajuste, têm valores de tensões de saída disponíveis em 5, 6, 8,, 5, 8 ou 4 e capacidade de corrente até aproximadamente A. Possuem proteção interna contra curto-circuito, desligação térmica automática, dentre outras características de bom desempenho. Outros tipos de reguladores monolíticos encontram-se disponíveis em diversas versões: - tensão de saída fixa ou variável, alta corrente, saídas simples ou simétricas. É possível ao engenheiro usar ainda o regulador monolítico de três terminais como um bloco básico para projetos de circuitos adequados às suas necessidades específicas. Mais versátil, o regulador de tensão LM73C apresenta como principais características: - Tensão máxima de entrada de 4; - Tensão de saída ajustável de a 37; - Aplicável a fontes reguladas lineares ou chaveadas;
4 - Corrente de saída (sem a conexão de transistores externamente) de 5mA. A pinagem do regulador LM73C é apresentada a seguir. Pinagem 4 7 8 - NC ( Não Conectado ) 4 - NC - Limite de corrente ( LC ) 3 - Compensação de frequência 3 - Sensor de corrente ( SC ) - ( + cc ) 4 - Entrada inversora ( - ) - Coletor do Transistor ( c ) 5 - Entrada não-inversora ( + ) - out 6 - Tensão de referência ( E ) 9 - z 7 - ( -cc ) 8 - NC O diagrama em blocos, dado abaixo, representa o circuito interno do regulador LM73C e possibilita uma compreensão melhor de suas várias formas de aplicação. Dz Amplificador para a geração da tensão de referência (4) () IN ref - + N.IN (3) +CC -CC c Q out () () Q SC LC z (9) (6) (5) (7) (3) () Os pinos () e (7) fornecem a polarização +CC e - CC, respectivamente, para todos os circuitos internos do regulador. Através do terminal ref tem-se acesso à tensão de referência gerada internamente, a qual pode ser reduzida através de divisores de tensão ou variada através de potenciômetros. O transistor Q possibilita o desvio da corrente de base do transistor de saida Q, podendo-se realizar a proteção de sobre-corrente de saída pela adequada polarização da junção base-emissor do primeiro transistor (Q). Deve-se observar que através das entradas do amplificador operacional e das saídas out, c ou z do circuito, várias topologias poderão ser propostas.
5 III. BIBLIOGAIA: Linear Databook National Semiconductor Corporation Linear and Interface Applications Texas Instruments Linear Databook Motorola Cipelli, Teoria e Desenvolvimento de Circuitos Malvino, Eletrônica, ol.i Millman, Microeletrônica, ol.ii I. ESPECIICAÇÕES DO POJETO O projeto, conforme diagrama abaixo, constará do cálculo, montagem, testes e relatório final detalhado sobre uma fonte de alimentação regulada através da utilização do circuito integrado LM73. 7ac Transformador Abaixador etificador de Onda Completa iltro DC + c ref out 3 LC P LM73 C SC NI IN 4 COM C Q sc O reg onte Não-egulada egulador A seção não-regulada da fonte poderá ser calculada através das curvas de Schade e as fórmulas para o cálculo dos componentes externos para o LM73C poderão ser encontradas nos manuais dos fabricantes de circuitos integrados lineares, conforme bibliografia indicada no ítem III. Seção Não egulada: - DC = 6 - Isaída Corrente de saída + % - ipple 5% Obs.: Caso seja usado apenas um dos enrolamentos de um transformador que possua "tap" central, deve-se considerar que a corrente nominal disponível será a metade da corrente especificada pelo fabricante. Seção egulada: - Corrente de saida: > 5 ma - Tensão de saida ( oreg ) : 4 a (ariável) - ipple: - Utilizar dissipador de calor para o transistor de potência. Bom trabalho!