atps eletronica 2 etapa 1

Prévia do material em texto

ETAPA 1
Aula tema: Fontes de Alimentação Reguladas.
Essa atividade é importante para obter os subsídios necessários e revisar os princípios básicos e novos conceitos que suportam a teoria de filtros o que lhe dará condições teóricas de desenvolver as próximas etapas do projeto, além de buscar as ferramentas de software necessárias.
Para realizá-la é importante seguir os passos descritos.
PASSOS
Passo 1 (Aluno)
Escolher sua equipe de trabalho e entregar ao seu professor os nomes, RA e e-mail dos alunos. A equipe deve ser composta de 3 a 5 alunos que serão avaliados de acordo com sua capacidade de pesquisar, propor e implementar soluções para os problemas propostos.
Passo 2 (Aluno)
Fazer um resumo, de no máximo 2 páginas, sob o tema “Fontes de Alimentação Reguladas”. 
Dica: usar o livro-texto como base para a pesquisa, mas não se limitar a ele. Uma boa dica é pesquisar em sites de fabricantes como o da National Instuments, por exemplo, (http://www.national.com), usando palavras-chave de componentes como “voltage regulator”.
Baseando-se nas informações obtidas, levantar uma discussão com seu grupo de trabalho e responder à seguinte pergunta:
Quais os principais tipos de reguladores de tensão, usando TBJ?
Passo 3 (Aluno)
Buscar na Internet um programa para simulação de circuitos elétricos gratuito chamado CircuitMaker. Usar o laboratório da faculdade ou, caso prefira, baixar e instalar no seu computador.
Dica: o Circuit Maker Student Version pode ser baixado gratuitamente no link abaixo:
http://www.baixatudo.com.br/circuitmaker-student-version Acessado em 20 de novembro de 2010.
Fazer uma impressão de tela (print screen), contendo janela principal do CircuitMaker e descrever em no máximo 2 páginas a sua interface gráfica. Incluir no texto os recortes realizados de modo a ilustrar as explicações e adicionar ao seu relatório parcial.
Passo 4 (Equipe)
Reunir todas as informações em um relatório, contendo o resumo desenvolvido no Passo 2, a resposta da pergunta do PASSO 3 e a descrição da interface do CircuitMaker do passo anterior. Entregar esse relatório ao seu professor, não se esquecendo de citar todas as fontes e formatá-lo segundo a padronização mostrada no início da atividade.
Relatório
Passo 2
Quais os principais tipos de reguladores de tensão, usando TBJ?
Série, paralelos e chaveados.
Fonte de alimentação regulada
O intuito da criação de uma fonte regulada é manter na saída uma tensão especifica de acordo com a carga utilizada, independentemente da tensão de entrada no regulador. A criação de uma fonte regulada é constituída por:
Transformador de tensões mais altas para mais baixo; exemplo: Vi=127 v e Vo=12 v.
Diodos retificadores, onde transformam tensão de A.C. Para D.C. Pulsante.
Filtro capacitivo para correção da onda pulsante.
Circuito estabilizador de tensão, que ajusta a tensão de saída para as necessidades da carga.
Tensão para carga estabilizada.
Reguladores com diodo zener
O circuito série utilizando diodos zener é um estabilizador de tensão para baixas potências, hoje em dia pouco utilizados. O diodo zener se transforma em regulador de tensão quando polarizado inversamente em série com um resistor, e a tensão de entrada no diodo ultrapassa a tensão de saída o diodo em conjunto com o resistor mantém a tensão da carga.
Tipos diferentes de equipamentos eletrônicos necessitam, em vários pontos de seus circuitos, de certos valores de tensão contínua (CC) regulados para que possam operar normalmente. A regulação de uma fonte de alimentação é a capacidade desta em manter sua tensão de saída o mais constante possível, a despeito de qualquer variação que possa ocorrer por causas externas ou internas a fonte. Basicamente são três fatores que mais influenciam no valor da tensão de saída de uma fonte:
Variação de carga, variação de linha, variação da temperatura.
Os circuitos integrados TTL precisam de uma tensão contínua na faixa de 4,5 a 5,5 V, mais precisamente 5V para poderem funcionar adequadamente, são bastante sensíveis a alterações que saiam desta faixa. Já os circuitos CMOS são muito menos sensíveis e podem operar numa faixa mais ampla de tensões. Isso facilita bastante o projeto das fontes e até permite a alimentação direta a partir de pilhas ou baterias. Veja que os circuitos integrados CMOS funcionam perfeitamente com tensões como 3, 6, 9 e 12 V, que são facilmente obtidas de pilhas e bateria, que os torna ideais para aplicações em que este tipo de fonte é usada.
Para circuitos com tecnologia TTL, geralmente as fontes são reguladas e estabilizadas com circuitos integrados reguladores de tensão, o tradicional 7805 geralmente é utilizado para fornecer a tensão necessária de 5V para correntes de até 1A.
Para circuitos que utilizam tecnologia CMOS podemos utilizar reguladores de 5, 6, 8, 9, 10, 12 ou 15V.
Regulação de Tensão
A variação da tensão de saída pode ser medida por coeficientes de regulação, denominados regulação de carga, regulação de linha, regulação cruzada (de carga e linha) e regulação de temperatura. Estes coeficientes são dados em porcentagem da variação da tensão de saída. Por exemplo, para determinação da regulação de carga é necessário variar a corrente de saída entre seus valores máximo e mínimo, medindo para cada caso os valores da tensão de saída e em seguida aplicar a equação abaixo:
No caso da regulação cruzada aplica-se a fórmula acima em duas situações críticas para a tensão de saída: a) Tensão de entrada máxima com corrente de saída mínima. b) Tensão de entrada mínima com corrente de saída máxima. Outro dado importante em uma fonte é o seu rendimento. O rendimento relaciona a potência de entrada e saída, dando uma ideia da perda de potência na fonte. 
Partes de uma fonte regulada linear
 No diagrama de blocos abaixo são apresentadas as partes funcionais de uma fonte de tensão regulada linear.
		O Diodo Zener
O funcionamento das fontes lineares está diretamente ligado com as características do diodo zener. O diodo zener, quando percorrido por uma corrente reversa, mantém em seus terminais uma tensão praticamente constante, denominada de tensão zener (VZ), como mostra sua curva característica. Para ocorrer uma pequena variação na tensão zener é necessária uma grande variação da corrente reversa.
O diodo zener possui dois limites de corrente para operação, um inferior (IZmín) e outro superior (IZmáx). IZmín é a menor corrente necessária para o zener atingir a tensão de ruptura (VZK), IZmáx é limitado pela máxima dissipação de potência do componente. Um diodo zener diretamente polarizado comporta-se como um diodo retificador. Um parâmetro importante de um diodo zener é sua resistência diferencial (RZ), pois dela depende a fixação ou não da tensão zener em relação a corrente zener. A resistência diferencial é definida como a variação da tensão zener em relação a variação da corrente zener em torno de um ponto de funcionamento. Quanto menor for RZ, melhor se comportará o diodo zener como regulador de tensão.
Regulador paralelo simples
O regulador paralelo simples é empregado para alimentação de cargas de pequenas potências (até 1W). Ele é composto por um resistor (RS) e um diodo zener, acoplados na saída de uma fonte não estabilizada,
Por inspeção do circuito obtêm-se as seguintes equações:
Regulador série
O regulador série é um circuito que utiliza o regulador paralelo simples acrescentando a este um transistor de passagem com o objetivo de alimentar cargas de potências maiores (de 1 a 50W). O circuito do regulador série é apresentado abaixo:
Para projetar o regulador série podem-se seguir os seguintes passos:
Especificações.
Escolha do transistor (corrente, tensão e potencia).
Escolha do zener.
Cálculo de RS.
Neste regulador a variação de corrente IZ provocada pela variação da corrente IB (proporcional a IC) pode ser minimizada escolhendo-se um transistor com ganho elevado, o que, além de melhorar a regulação de carga da fonte,permite a utilização de diodos zener de baixa potência.
Passo 3
Foi baixado o programa CircuitMaker, e mostrado abaixo as imagens de sua interface explicado o mesmo.
Print screen da tela do CircuitMaker 1.0
Barra de menus
Elementos gráficos (ferramentas de edição)
Elementos para monta os circuitos
Painel onde fica o meu circuito montado
Meu painel de tarefas (iniciar projeto, minha conta, novo projeto, fórum, etc.)
Seleção do painel de tarefas
Sub-menus
Bibliografia
< http://www.circuitmaker.com/#why_circuitmaker>. Programa baixado em 26/09/2015.
<http://wiki.sj.ifsc.edu.br/wiki/images/archive/a/ad/20130820045608!Fonte.pdf>. Acesso em 27/09/2015.
<http://www.eletronicadigital.com/site/curso-eletronica-digital/12-licao4.html?start=7>. Acesso em 27/09/2015.