aula 05 - Eletrônica

Prévia do material em texto

Fontes de Alimentação
CIN - UFPE
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
Fonte de Tensão
� Não Regulada
� Regulada
� Série
� Paralelo
� Linear 
� Chaveada
Regulador de tensão tipo Paralelo
Elemento de 
controle Circuito de 
amostragem
Elemento
comparador
Tensão de 
referência
Tensão não 
regulada Tensão
regulada
Sinal de realimentação
RS
Regulação Paralelo Básica
VSaidaMax = VZ
VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL)
RL
R1max= (V+-Vz)/ (Ilmax + Izmin) 
� Características:
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. 
VSaidaMax = VZ + Vbe
VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL)
Vbe
RL
R1max= (V+-Vz-Vbe)/ (Ilmax + Izmin) 
Considere: Vbe = 0,7 V
Ic
Ib β VL
ILIS
� IL = VL/RL (corrente de carga)
� IC = IS - IL (corrente de coletor)
� IS = (V+ - VL)/RS (corrente da fonte)
� Requisitos da Fonte de tensão:
� VSaida = 5,6V .. 6,0V
� ICarga = 0 .. 100 mA
� Regulação Paralela
� Dispositivos:
� Diodo zener BZX55C – 5V1
� Transistor BC546
Vbe
RL
Ic
Ib β VL
ILIS
VSaidaMax = VZ + Vb= 5,1+0,7=5,8V
IL = 100 mA
RL = VL/IL= 5,8V/100mA = 58 Ω
R1 = V+-VL/IS = (15-5,8)V/100mA= 92 Ω
IS = IL+IC +Ib
Regulação Paralelo Básica
Comportamento do circuito
� Curva de carga do transistor
V+ = Is.Rs+Vce => V+ = (Il+Ic+Ib).Rs+Vce
� Lembrando que:
� IC = Ib*β
� Para cálculo da curva de carga:
a) Cálculo IC (corrente de saturação), fazemos VCE = 0:
IC + IB = (V+ - VCE)/RS – IL => IC(1+1/β) = (V+ - VCE)/RS – IL
IC= [(V+ - VCE)/RS – IL]/(1+1/β); Il =0;
com VCE = 0, IC= (V+/RS)/(1+1/β) ≈ 160 mA
b) Cálculo VCE, para IC =0, Ib =0:
VCE = V+ - ( IL + IB )RS ≈ 5,8 V
Curva de carga
Ganho ≈ 240
IC= (V+/RS)/(1+1/β)
� Requisitos da Fonte de tensão:
� VSaida = 5,6V .. 6,0V
� ICarga = 0 .. 100 mA
� Regulação Paralela
� Dispositivos:
� Diodo zener BZX55C – 5V1
� Transistor BC546
Vbe
RL
Ic
Ib β VL
ILIS
VSaidaMax = VZ + Vb= 5,1+0,7=5,8V
IL = 100 mA
RL = VL/IL= 5,8V/100mA = 58 Ω
R1 = V+-VL/IS = (15-5,8)V/100mA= 92 Ω
IS = IL+IC +Ib
R2 ≤ VBE/IZmin
Regulação Paralelo Básica – circuito alternativo
R2
� Com carga máxima idéia é não permite a polarização da junção VBE, ou 
seja, R2.I1 <0,7. Onde corrente no Zener = 5mA
� Assim, R2 < 0,7V/5mA => R2 ≈ 140 Ω
� Para a corrente maiores que 5mA, quando o zener precisa 
aumentar sua corrente para retificação da tensão de saída, o 
valor de R2.I1 torna-se maior que 0,7 V, permitindo condução no 
transistor e por conseguinte uma dissipação maior de potência.
Regulação Paralelo Básica – circuito alternativo
Regulador de tensão tipo Série
Elemento de 
controle
Circuito de 
amostragem
Elemento
comparador
Tensão de 
referência
Tensão não 
regulada
Tensão
regulada
RL
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.
Regulador de tensão tipo Série
Regulação Série Básica
VSaida = Vz - Vbe
Considere: Vbe = 0,7 V
RL
R1Max = (V+ - Vz) /(Izmin+ILmax/hFEmin)
� Requisitos da Fonte de tensão:
� VSaida = 4,3V .. 4,7V
� ICarga = 0 .. 100 mA
� Regulação série
� Dispositivos:
� Diodo zener BZX55C – 5V1
� Transistor BC546
5,1V
0,7V
IZ ≈ 5 mA
V+ = 15 V 
Tensão de referência
Elemento série de controle
Regulação Série Básica
Considere: Vbe = 0,7 Vββββ = 100
RL = VL/IL = 44 Ω
5,1V
VL = (Vz-Vbe) = 4,4 V
0,7V
IE = IC = IL=100mA
VCE = 10,6 VV+ = 15 V 
IB = IE / ββββ
IB ≈ 1mA
IZ ≈ 5 mA
R1 = (15-5,1)/6mA
R1 = 1650 Ω
R1 ≈ 1K2 Ω
Curva de carga
� Curva de carga do transistor
V+ = IE.RL+Vce; mas IC ≈ IE => V+ = Ic.RL+Vce
� Lembrando que:
� IC = Ib*β
a) Cálculo IC (corrente de saturação), fazemos VCE = 0:
IC= (V+ - VCE)/RL
b) Cálculo VCE, para IC =0, Ib =0:
VCE = V+
Regulação Série Básica 
� Requisitos da fonte:
VSaida = 9.8V .. 10.2V
ICarga= 0 .. 100 mA
Regulação Série
� Dispositivos:
� Diodo zener BZX55C – 5V1
� Transistor BC546
RLR4
RL
R4
Regulação Série Básica
Características:
IR2 = IR3 ≥ 10* IbQ2
Transistores:
IC1 = IL
IB1 = IL/ β1
IC2 ≈ IB1
IB2 = IC2 / β2
Assim:
IB2 = IL/β1/ β2 = IL / β1 .β2
Resistores:
R3 = (Vz+Vbe) / IR3
R2 = (VSaida – VR3) / IR2
R4 = (Vz-VZ) / IR4
R1Max = (V+ - VSaida - Vbe)/(Izmin+IL/hFE1min) Considere: Vbe = 0,7 V
0,7V
0,7V
IL = 100 mA
VZ = 5,1V
(+15V)
β=100
β=100
Curva de carga
� Curva de carga do transistor
V+ = IE.RL+Vce; mas IC ≈ IE => V+ = Ic.RL+Vce
� Lembrando que:
� IC = Ib*β
a) Cálculo IC (corrente de saturação), fazemos VCE = 0:
IC= (V+ - VCE)/RL
b) Cálculo VCE, para IC =0, Ib =0:
VCE = V+
Fonte de Corrente
� Não Regulada
� Regulada
� Série
� Paralelo
� Linear 
� Chaveada
Fonte de Corrente Básica
R1>>RL
IL=V+/RL
IL=VR2/R2
Considerar:
• IR1 = IR3 ≥ 10* IbQ1
• IbQ1 = IL/hfemin
• R1 = (VR2+Vbe)/ IR1
• R3 = V+ - (VR2+Vbe)/ IR3
IbQ1
Atividades
Projetar as seguintes fontes de tensão:
VSaida= 4,8V .. 5,2V
ICarga = 0 .. 20 mA
Regulação Paralela
VSaida = 5,6V .. 6,0V
ICarga = 0 .. 100 mA
Regulação Paralela
VSaida = 4,3V .. 4,7V
ICarga = 0 .. 100 mA
Regulação Série
VSaida = 9.8V .. 10.2V
ICarga= 0 .. 100 mA
Regulação Série
Projetar uma fonte de corrente de 20 mA:
Tensão de alimentação = 15 V