Relatório 8 - Regulador de Tensão tipo Série e Fonte de Corrente Constante

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NOMES: 
AMANDA CASSIOLATO BARALDI RA: 140498 
MARCUS WINICIUS DE OLIVEIRA RA: 141645 
ROGER NUNES DO NASCIMENTO RA: 141421 
TURMA: LA1PEN3/9438 
DATA DA EXPERIÊNCIA: 19/10/2015 
DATA DA ENTREGA: 26/10/2015 
 
8 REGULADOR DE TENSÃO TIPO SÉRIE E FONTE DE CORRENTE 
CONSTANTE 
 
8.1 OBJETIVOS 
 
 Verificar experimentalmente o funcionamento de uma fonte de tensão 
regulada utilizando regulador tipo série a transistor e de uma fonte de corrente 
constante. 
 
8.2 INTRODUÇÃO 
 
8.2.1 Regulador de Tensão Tipo Série 
 
 A partir de um circuito com transistor e diodo Zener, pode-se montar 
uma fonte de tensão regulada (figura 8.1). O transistor operando na região 
ativa permite que haja uma maior transferência de potência para carga, do que 
o circuito regulador tipo paralelo (apenas com o diodo Zener). 
 O resistor 
R
 de polarização deverá garantir a operação do diodo Zener 
na região de regulação e a operação do transistor na região linear. 
 
Figura 8.1 - Regulador de tensão tipo série 
 
 
 As tensões 
VZ
 e 
VBE
 são estáveis e, portanto a tensão na carga 
também será estável. Existem reguladores de tensão disponíveis em circuitos 
integrados que facilitam bastante a montagem de fontes de tensão reguladas 
para valores de tensão padronizados. 
VBEVZVRL 
 
8.2.2 Fonte de Corrente Constante 
 
 Uma fonte de corrente constante consiste em um circuito com transistor 
polarizado no modo linear de modo que a corrente de base seja mantida 
constante. 
 Para garantir a polarização, um diodo Zener, mantém a tensão na base 
do transistor estável. Com o transistor na região ativa (linear) e o diodo Zener 
na região de regulação, a tensão sobre o resistor de emissor será constante, 
visto na figura 8.2. 
 
Figura 8.2 - Fonte de corrente constante 
 
 
 Sendo a tensão 
VRE
 estável e o resistor de emissor 
RE
 de valor 
constante, então a corrente 
IE
 será constante. 
VBEVZVRL 
 
RE
VRE
IE 
 
 Considerando um transistor com 
1  1
, então pode-se 
escrever: 
ICIE 
 
 A corrente de coletor é a própria corrente de carga 
IL
, então: 
IEIL 
 (dentro da faixa de valores possíveis) 
8.3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
8.3.1 Materiais Necessários 
 
1 multilab; 
1 placa experimental n°2; 
1 multímetro digital; 
4 cabos de ligação banana-bananinha; 
Resistores: 100

, 220

, 330

, 470

, 560

, 680

, 820

, 1k

, 2,2 k

 
e 4,7 k

. 
 
8.3.2 Regulador de Tensão Tipo Série 
 
1. Monte no multilab (figura 8.3) o circuito do regulador de tensão tipo série e 
conecte a fonte de tensão CC ajustável aos pontos P11 (+) e P12 (-). 
 
Figura 8.3 - Layout regulador série da placa experimental 2 
 
 
2. Ajuste a tensão da fonte em 10V. 
3. Conecte os resistores de carga 
RL
 em J15. 
4. Para cada valor de 
RL
 fornecido meça e anote a tensão com um voltímetro 
entre P13 e P14 e anote no quadro 8.1. 
 
Quadro 8.1 - Valores de tensão sobre as cargas 
carga 9V 10V 11V 
100

 4,89 4,95 4,92 
220

 4,92 4,95 4,94 
330

 4,93 4,95 4,96 
470

 4,94 4,96 4,97 
560

 4,94 4,96 4,97 
680

 4,95 4,96 4,98 
820

 4,95 4,97 4,98 
 1k

 4,96 4,97 4,98 
2,2k

 4,98 4,99 5,00 
4,7k

 5,00 5,01 5,02 
 
5. Repita o mesmo procedimento para tensões na fonte 9V e 11 V. 
6. Tire conclusões sobre o funcionamento do circuito regulador. 
 
8.3.3 Fonte de Corrente Constante 
 
1. Monte o circuito mostrado no multilab (figura 8.4). 
 
Figura 8.4 - Layout fonte de corrente constante da placa experimental 2 
 
2. Conecte a fonte de tensão contínua ajustada em 20V aos pontos P15 (+) e 
P16 (-). 
3. Conecte um miliamperímetro em J16. 
4. Conecte os resistores de carga 
RL em J17. 
5. Meça e anote os valores das correntes em cada caso indicado no quadro 
8.2. 
 
Quadro 8.2 - Valores de corrente sobre as cargas 
carga 18V 20V 22V 
)(mAIL
 
)(mAIL
 
)(mAIL
 
 0

 0 0 0 
100

 23,36 23,48 23,61 
220

 23,46 23,52 23,73 
330

 23,42 23,51 23,70 
470

 23,35 23,48 23,62 
560

 22,94 23,43 23,55 
680

 19,25 22,06 23,55 
820

 15,94 18,39 20,75 
 1k

 13,27 15,30 17,28 
2,2 k

 5,97 6,92 7,77 
4,7 k

 2,81 3,28 3,70 
 
6. Repita o ensaio para V=18V e V=22V. 
7. Verifique em cada caso o comportamento do circuito observando a faixa de 
trabalho possível em função da carga 
RL
. 
 
Responda as questões: 
a) Qual a vantagem de um regulador de tensão com transistor em relação 
ao regulador com zener? 
O regulador de tensão tipo série, constituído por transistor, quando 
operando na região ativa, permite a transferência de uma potência maior para a 
carga, comparado ao circuito regulador tipo paralelo, composto apenas pelo 
diodo Zener. Esta vantagem existe devido ao transistor controlar a corrente 
suprida pela carga, admitindo assim um maior consumo. 
 
 
 
b) Como funciona a fonte de corrente constante? E por que ela não é 
constante para todas as cargas testadas? 
A fonte de corrente constante mantém uma determinada corrente 
elétrica entre seus terminais, independente da tensão elétrica aplicada sobre os 
mesmos. Para isto, é necessário que o diodo Zener polarize o transistor na 
região linear (ativa) de sua curva característica, para iniciar a condução, 
fazendo com que o transistor estabilize a corrente de coletor, mantendo-a 
constante, mesmo diante de variações de carga ou de tensão. 
 Quando estabelecida uma tensão em um circuito de carga, a corrente 
circulante depende tanto do valor desta tensão quanto da resistência que o 
circuito de carga apresenta. Esta fonte de corrente não é constante para todas 
as cargas testadas, pois quanto maior o valor da resistência de carga, maior é 
a chance de o transistor entrar em saturação. 
 
c) Qual é a função dos diodos zener ligados as bases dos transistores em 
ambos os circuitos? 
Em ambos os circuitos, o diodo Zener atua apenas como referência de 
potência para o circuito de saída, já que o elemento regulador ou de controle é 
o transistor. 
 
d) Quais são os cuidados que devem ser tomados para preservar a vida útil 
do transistor atuando como regulador de tensão e como fonte de 
corrente? 
Os componentes devem ser dimensionados com valor 20% acima dos 
valores do circuito. Devem ser respeitados os valores máximos de VCE e ICE e 
também garantir uma boa dissipação de calor. 
 
Conclusão 
 
 O transistor possibilita, por meio do trabalho com suas correntes e 
tensões, o desenvolvimento de circuitos com função de regulação de corrente e 
tensão, de maneira mais eficaz do que a aplicação apenas com o diodo Zener 
como regulador, vista anteriormente. 
 O regulador de tensão, que faz uso da componente VBE do transistor e 
da VZ do diodo Zener, tem a função de estabilizar um valor fixo de tensão e sua 
principal aplicação é nas fontes de computadores de mesa. Já a fonte de 
corrente constante, faz uso da polarização do transistor unida a um diodo 
Zener em paralelo. Com isso, as componentes IE e IC possuem valores 
praticamente iguais, pois o transistor evita possíveis oscilações na corrente 
sobre a carga ligada a esse circuito. 
 Durante a experiência realizada, foi possível observar que, no regulador 
de tensão, em determinada diferença de potencial fornecida pela fonte, o valor 
da tensão na carga apresenta maior estabilidade e, ao aumentar o valor da 
carga, as variações acima e abaixo destaddp provocam oscilações de tensão 
muito altas no circuito. Em relação à fonte de corrente constante, o mesmo 
efeito ocorreu com o valor da corrente sobre a carga. 
 Com os resultados obtidos, principalmente por meio das tabelas de 
levantamento da tensão ideal de operação dos circuitos, foi possível 
compreender esta aplicação do transistor bipolar de junção, como regulador de 
tensão e fonte de corrente constante.