Aula 11- REGULADOR CHAVEADO

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REGULADOR CHAVEADO
Para formarmos uma ideia concreta de como um 
regulador chaveado funciona.
A figura abaixo, mostra um projeto de baixa potência utilizando circuitos 
com amplificadores operacionais
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O OSCILADOR DE RELAXAÇÃO, produz uma onda quadrada, cuja 
frequência é dada por R5 e C3.
• Dados: 
• U3 = Amplificador Operacional configurado 
como Oscilador de Relaxação;
• RF ou R5 = Resistor de realimentação (–);
• C3 = Capacitor de tempo; 
• R6 = Resistor de realimentação (+);
• R7 = Resistor do divisor de tensão.
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Se: 𝑅5 = 3kΩ, 𝑅6 = 2k2 Ω, 𝑅7 = 18k Ω e 
𝐶3 = 3kpF, teremos fo:
• 𝒇𝒐 = 𝟏
𝟐.𝑹𝑭.𝑪𝟑.𝑳𝑵. 𝟐 .
𝑹𝟕
𝑹𝟔
+ 𝟏
=
• Obs: LN = Logarítmico na base neperiana
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Se: 𝑅5 = 3kΩ, 𝑅6 = 2k2 Ω, 𝑅7 = 18k Ω e 
𝐶3 = 3kpF, teremos fo:
• 𝒇𝒐 = 𝟏
𝟐.𝑹𝑭.𝑪𝟑.𝑳𝑵. 𝟐 .
𝑹𝟕
𝑹𝟔
+ 𝟏
=
• 𝒇𝒐 = 𝟏
𝟐.𝟑𝒌Ω.𝟑𝒌𝒑𝑭.𝑳𝑵. 𝟐 .
𝟏𝟖 𝒌Ω
𝟐𝒌𝟐Ω
+ 𝟏
=
• 𝒇𝒐 = 19, 463 kHz
• Obs: LN = Logarítmico na base neperiana
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O INTEGRADOR tem a função de receber o pulso de onda 
quadrada gerada no oscilador de relaxação e integrá-la para se 
obter uma onda triangular. 
• Dados: 
• U2 = Amplificador Operacional configurado 
como Integrador;
• R3 = Realimentação resistiva (–);
• C2 = Realimentação capacitiva (–).
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Se: 𝑅3 = 5k1Ω e 𝐶2 = 56kpF, teremos fc:
• 𝒇𝒄 =
𝟏
𝟐.𝝅.𝑹𝟑.𝑪𝟐
=
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Se: 𝑅3 = 5k1Ω e 𝐶2 = 56kpF, teremos fc:
• 𝒇𝒄 =
𝟏
𝟐. 𝝅.𝑹𝟑.𝑪𝟐
=
• 𝒇𝒄 = 𝟏
𝟐.𝝅.𝟓𝒌𝟏Ω.𝟓𝟔𝒌𝒑𝑭
=
• 𝒇𝒄 = 557,26 Hz
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O CONVERSOR DE TRIANGULAR PARA PULSO é alimentado 
pelo pulso triangular na entrada não inversora e por um sinal 
contínuo provindo do comparador na entrada inversora.
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O COMPARADOR recebe em sua entrada não inversora uma 
amostra da tensão de saída fornecida pelo divisor de tensão R1 
e R2 e na sua entrada inversora uma tensão de referência fixa.
Se a tensão de saída regulada tenta
aumentar, o comparador produz uma alta
tensão de saída, que eleva a tensão do
conversor triangular para pulso. Isto significa
que pulsos mais estreitos alimentam a base do
transistor de passagem. Como o ciclo de
trabalho é mais baixo, a saída filtrada é menor,
o que tende a cancelar quase todo o aumento
inicial na tensão de saída. Em outras palavras,
a tentativa de aumento na tensão de saída
produz uma realimentação negativa que quase
elimina o aumento original.
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Estabelecendo a tensão de saída do regulador por 
chaveamento.
Se: 𝑉𝑅𝐸𝐹 = 4,5 V, 𝑅1 = 1kΩ e 𝑅2 = 600 Ω
• 𝑉𝑜𝑢𝑡 =
𝑉𝑅𝐸𝐹
𝑅2
. (𝑅1 + 𝑅2) =
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Estabelecendo a tensão de saída do regulador por 
chaveamento.
Se: 𝑉𝑅𝐸𝐹 = 4,5 V, 𝑅1 = 1kΩ e 𝑅2 = 600 Ω
• 𝑉𝑜𝑢𝑡 =
𝑉𝑅𝐸𝐹
𝑅2
. (𝑅1 + 𝑅2) =
• 𝑉𝑜𝑢𝑡 =
4,5 𝑉
600 Ω
. (1 kΩ+ 600 Ω) =
• 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 12 V
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CONVERSOR STEP-DOWN
• Os pulsos retangulares na base levam à
saturação (ton) e ao corte (toff) o
transistor de passagem (Q1) durante cada
ciclo. Isto produz uma tensão retangular
na entrada do filtro LC. Esse filtro
bloqueia a componente ca, mas permite a
passagem da componente cc para a saída.
Devido ao chaveamento on-off, o valor
médio é sempre menor do que a tensão
de entrada. Este é o motivo pelo qual o
circuito é do tipo STEP-DOWN.
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Quando o sinal de saída estiver no tempo on, o transistor opera em saturação
e teoricamente a resistência entre coletor-emissor está próxima de zero,
quando o sinal de saída estiver no tempo off, o transistor opera em corte e
teoricamente a resistência entre coletor-emissor está próxima de dezenas de
megaohms.
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Nesse primeiro momento (ton), o transistor encontra-se saturado, não 
oferecendo resistência a passagem da corrente gerada pela tensão de 
entrada, corrente essa que coloca o diodo D1 em situação de corte, ou seja, a 
corrente está suprindo a necessidade do indutor gerar o campo magnético.
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Nesse segundo momento (toff), o transistor encontra-se cortado, o campo
magnético gerado no primeiro momento libera uma corrente sentido contrário
através da FCEM (força Contra Eletro Motriz), colocando D1 em situação de
condução, fechando o circuito com o capacitor C1, nesse momento, ´são subtraídos
elétrons da armadura de cima do capacitor C1 e injetados na armadura de baixo,
carregando a armadura de cima positivamente e a de baixo negativamente.
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O ciclo de trabalho D é a razão entre o tempo ligado W e o período T, controlando o 
ciclo de trabalho que sai do gerador de pulso, controlamos o ciclo de trabalho da 
tensão de entrada para o filtro LC. Idealmente, esta tensão de entrada varia de 0 a 
Vin. A saída do filtro LC é uma tensão cc somente com uma pequena ondulação. Esta 
saída cc depende do ciclo de trabalho e é dada por: 
Vout = D.Vin
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	Slide 1: REGULADOR CHAVEADO
	Slide 2: A figura abaixo, mostra um projeto de baixa potência utilizando circuitos com amplificadores operacionais
	Slide 3: O OSCILADOR DE RELAXAÇÃO, produz uma onda quadrada, cuja frequência é dada por R5 e C3.
	Slide 4: Se: maiúscula R inferior à linha 5 = 3kΩ, maiúscula R inferior à linha 6 = 2k2 Ω, maiúscula R inferior à linha 7 = 18k Ω e maiúscula C inferior à linha 3 = 3kpF, teremos fo:
	Slide 5: Se: maiúscula R inferior à linha 5 = 3kΩ, maiúscula R inferior à linha 6 = 2k2 Ω, maiúscula R inferior à linha 7 = 18k Ω e maiúscula C inferior à linha 3 = 3kpF, teremos fo:
	Slide 6: O INTEGRADOR tem a função de receber o pulso de onda quadrada gerada no oscilador de relaxação e integrá-la para se obter uma onda triangular. 
	Slide 7: Se: maiúscula R inferior à linha 3 = 5k1Ω e maiúscula C inferior à linha 2 = 56kpF, teremos fc:
	Slide 8: Se: maiúscula R inferior à linha 3 = 5k1Ω e maiúscula C inferior à linha 2 = 56kpF, teremos fc:
	Slide 9: O CONVERSOR DE TRIANGULAR PARA PULSO é alimentado pelo pulso triangular na entrada não inversora e por um sinal contínuo provindo do comparador na entrada inversora.
	Slide 10: O COMPARADOR recebe em sua entrada não inversora uma amostra da tensão de saída fornecida pelo divisor de tensão R1 e R2 e na sua entrada inversora uma tensão de referência fixa.
	Slide 11: Estabelecendo a tensão de saída do regulador por chaveamento. Se:maiúscula V inferior à linha maiúscula R maiúscula E maiúscula F = 4,5 V, maiúscula R inferior à linha 1 = 1kΩ e maiúscula R inferior à linha 2 = 600 Ω 
	Slide 12: Estabelecendo a tensão de saída do regulador por chaveamento. Se: maiúscula V inferior à linha maiúscula R maiúscula E maiúscula F = 4,5 V, maiúscula R inferior à linha 1 = 1kΩ e maiúscula R inferior à linha 2 = 600 Ω 
	Slide 13: CONVERSOR STEP-DOWN
	Slide 14: Quando o sinal de saída estiver no tempo on, o transistor opera em saturação e teoricamente a resistência entre coletor-emissor está próxima de zero, quando o sinal de saída estiver no tempo off, o transistor opera em corte e teoricamente a resi
	Slide 15: Nesse primeiro momento (ton), o transistor encontra-se saturado, não oferecendo resistência a passagem da corrente gerada pela tensão de entrada, corrente essa que coloca o diodo D1 em situação de corte, ou seja, a corrente está suprindo a neces
	Slide 16: Nesse segundo momento (toff), o transistor encontra-se cortado, o campo magnético gerado no primeiro momento libera uma corrente sentido contrário através da FCEM (força Contra Eletro Motriz), colocando D1 em situação de condução, fechando o cir
	Slide 17: O ciclo de trabalho D é a razão entre o tempo ligado W e o período T, controlando o ciclo de trabalho que sai do gerador de pulso, controlamos o ciclo de trabalho da tensão de entrada para o filtro LC. Idealmente, esta tensão de entrada varia de