Reguladores de Tensão Relatório experimental UTF PR

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
ÁREA DE ELÉTRICA 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
 
 
EDUARDO PIAIA DOS SANTOS 
LUIS FELIPE BENEDITO 
 
 
 
 
 
 
 
 
REGULADORES LINEARES DE TENSÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO EXPERIMENTAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PATO BRANCO 
FEVEREIRO/2014
 
 
EDUARDO PIAIA DOS SANTOS 
LUIS FELIPE BENEDITO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REGULADORES LINEARES DE TENSÃO 
 
 
 
 
Relatório de atividade prática apresentado à 
disciplina de Eletrônica C do sétimo período do 
curso de Engenharia Elétrica da Universidade 
Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR/Campus 
Pato Branco. 
 
Professor: Fábio Brignol de Moraes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
PATO BRANCO 
FEVEREIRO/2014
 
 
SUMÁRIO 
 
1. Introdução ................................................................................................................................................ 3 
2. Objetivos .................................................................................................................................................. 4 
3. Materiais utilizados .................................................................................................................................. 5 
4. Fundamentação teórica ........................................................................................................................... 6 
4.1. Reguladores de tensão a transistor ...................................................................................... 6 
4.1.1. Regulador de tensão tipo série .............................................................................................. 6 
4.1.2. Regulador de tensão tipo paralelo ......................................................................................... 7 
4.2. CIs reguladores de tensão .................................................................................................... 8 
4.2.1. Reguladores de tensão de três terminais .............................................................................. 8 
4.2.2. Reguladores de tensão positiva fixa ....................................................................................... 8 
4.2.3. Reguladores de tensão ajustáveis .......................................................................................... 9 
5. Procedimento experimental .................................................................................................................... 9 
6. Conclusão ...............................................................................................................................................12 
7. Referências ..............................................................................................................................................13 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
Para o correto funcionamento, muitos dispositivos necessitam de uma alimentação 
adequada. Portanto, conhecendo as características do sinal de entrada, muitas vezes é necessário 
condicionar o sinal de forma que os dispositivos eletrônicos recebam um nível de tensão cc 
desejado. Tal condicionamento de sinal é realizado pelas fontes reguladoras de tensão que tem 
como objetivo retificar a tensão ca de entrada, filtrar o sinal cc obtido a partir da retificação e 
posteriormente regular a tensão de saída para um nível desejado de tensão cc. 
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2. OBJETIVOS 
 
O projeto de circuitos reguladores de tensão necessita um bom conhecimento para que o 
circuito implementado possua além de eficiência um bom custo, visando sempre o mercado 
consumidor. Portanto, para isso, é importante conhecer os conceitos e o funcionamento das 
várias configurações de reguladores de tensão existentes. Com isso, o estudo tem por objetivo 
apresentar as características dos circuitos reguladores de tensão série e paralelo os quais são 
essenciais para a compreensão e a utilização dos circuitos integrados regaladores de tensão 
existentes no mercado.
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3. MATERIAIS UTILIZADOS 
 
- 1 Regulador 7815; 
- 1 Regulador LM317; 
- 4 Diodos 1N4007; 
- 1 Resistor 220Ω; 
- 1 Potenciômetro 4,7kΩ; 
- 1 Capacitor 470µF; 
- 1 Capacitor 100nF; 
- 1 Capacitor 220nF; 
- 1 Matriz de Contatos; 
- 1 Multímetro Digital; 
- 1 Fonte de Tensão CC; 
- Fios condutores; 
- Software de simulação Multissim 11.0;
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4. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
4.1. REGULADORES DE TENSÃO A TRANSISTOR 
 
Existem dois tipos de reguladores de tensão a transistor: regulador de tensão tipo série 
onde o transistor é implementado em séria com a carga e o regulador tipo paralelo em que a 
carga está em paralelo com o transistor de controle. 
Em ambos o circuito, o objetivo é fornecer uma determinada tensão cc a carga de forma 
que esta não varie mesmo havendo variação do sinal de entrada ou variação da carga no circuito. 
 
4.1.1. REGULADOR DE TENSAO TIPO SÉRIE 
 
Como pode ser visto no diagrama de blocos da Figura 1, os elementos em série são 
responsáveis pelo controle da tensão de saída em que a esta é realimentada e comparada com 
uma referência fazendo com que o sistema opere em malha fechada com o objetivo de estabilizar 
a tensão na saída do circuito. (BOYLESTAD; NASHELSKY, 2004) 
 
 
Figura 1: Diagrama de blocos de um regulador de tensão tipo série. 
Fonte: BOYLESTAD; NASHELSKY, 2004. 
 
O regulador de tensão tipo série é projetado a partir de um transistor funcionando como 
controle, um diodo zener como referência para o sinal realimentado e um resistor limitador de 
corrente entre a base e o zener conforme pode ser observado através da Figura 2. 
 
 
Figura 2: Regulador de tensão tipo série. 
Fonte: BOYLESTAD; NASHELSKY, 2004. 
 
7 
 
Através da análise do circuito da Figura 2, tem-se que ao diminuir a tensão de saída, a tensão 
base emissor no transistor aumenta, fazendo com que o transistor forneça mais corrente a carga 
aumentando a tensão na saída afim de manter constante a tensão de saída. Caso a tensão de 
saída aumente, o transistor passa a conduzir menos corrente o que faz com que a tensão na saída 
diminua para que esta permaneça constante. 
 
4.1.2. REGULADOR DE TENSAO TIPO PARALELO 
 
O regulador de tensão tipo paralelo realiza o controle desviando corrente pelo coletor do 
transistor afim de regular a tensão na saída. A Figura 3 mostra o diagrama de blocos deste tipo 
de regulador. 
 
 
Figura 3: Diagrama de blocos de um regulador de tensão tipo paralelo. 
Fonte: BOYLESTAD; NASHELSKY, 2004. 
 
Nos reguladores tipo série, a tensão não regulada fornece corrente a carga, parte desta 
corrente é desviada pelo transistor mantendo uma tensão regulada na saída. Quando a carga 
varia, o circuito realimenta esta variação a um comparador que atua de forma a alterar a corrente 
de desvio pelo transistor de controle e consequentemente a corrente entregue a nova carga. 
Caso a tensão de saída aumentar, o circuito de amostragem fornece um sinal de 
realimentação ao comparador que faz com que a corrente drenada pelo transistor seja aumente, 
fornecendo menos corrente a carga, portanto diminuindo a tensão por consequência dessa 
diminuição da corrente entregue a carga. (BOYLESTAD; NASHELSKY, 2004) 
A Figura 4 apresenta um regulador tipo paralelo simples. Observe que neste tipo de 
regulador o transistor (elemento de controle) é projetado de forma a ficar em paralelo em relação 
à carga e o diodo zener (referência) entre a entrada do circuito e a base do transistor. 
 
 
Figura 4: Regulador de tensão tipo paralelo simples. 
Fonte: BOYLESTAD; NASHELSKY, 2004. 
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4.2. CIs REGULADORES DE TENSÃO 
 
A partir dos reguladores de tensão a transistor foi possível projetar circuitos integrados 
especifico para regulação de tensão, portantointrinsicamente apresentam as mesmas 
características de funcionamento em relação aos reguladores já apresentados acima. Existe vários 
modelos, cada um com um propósito diferente, podendo proporcionar uma tensão de regulação 
positiva ou negativa, além de poder possuir uma tensão de saída ajustável conforme a 
necessidade. (BOYLESTAD; NASHELSKY, 2004) 
 
4.2.1. REGULADORES DE TENSÃO DE TRÊS TERMINAIS 
 
Como pode ser observado pela Figura 5, os circuitos integrados reguladores de tensão de 
três terminais são alimentados por uma tensão cc não regulada aplicada a um dos terminais 
fornecendo a tensão regulada através de outro terminal enquanto um terceiro terminal é 
referenciado através do aterramento. 
Cada circuito regulador possui especificações que indicam a faixa do sinal de entrada para 
o qual a regulação é feita de forma eficaz, bem como a variação da tensão de saída conforme a 
variação da corrente de carga ou tensão de entrada. (BOYLESTAD; NASHELSKY, 2004) 
 
 
Figura 5: Diagrama de blocos de um regulador de tensão de três terminais. 
Fonte: BOYLESTAD; NASHELSKY, 2004. 
 
4.2.2. REGULADORES DE TENSÃO POSITIVA FIXA 
 
Os reguladores de tensão da séria 78 fornecem uma tensão regulada fixas de 5V a 24V. A 
Figura 6 mostra como um CI desta série, um 7812, é conectado para regular a tensão em +12 V 
cc. Uma tensão de entrada não-regulada Vi, é filtrada pelo capacitor C1, e alimenta o Cl no terminal 
IN. O terminal OUT do Cl fornece +12 V regulada, que é filtrada pelo capacitor C2 (empregado 
para atenuar o ruído de alta frequência). O terceiro terminal do Cl é conectado à terra (GND). 
 
 
 
 
9 
 
Mesmo variando a tensão de entrada e a carga dentro de uma faixa permitida, a tensão de 
saída permanece constante, ou com pequenas variações, dentro de limites especificados. Estes 
limites são fornecidos pelas folhas de especificações do fabricante. (BOYLESTAD; NASHELSKY, 
2004) 
 
 
Figura 6: Conexão de um regulador de tensão 7812. 
Fonte: BOYLESTAD; NASHELSKY, 2004. 
 
4.2.3. REGULADORES DE TENSÃO AJUSTÁVEIS 
 
Os reguladores de tensão ajustáveis permitem ajustar a tensão de saída para um valor 
desejado. Os reguladores LM317 fornecem uma tensão de saída entre 1,2V e 37V. (BOYLESTAD; 
NASHELSKY, 2004) 
A Figura 7 mostra como utilizar o regulador LM317 conforme a tensão de saída desejada. 
 
 
Figura 7: Conexão de um regulador de tensão ajustável LM317. 
Fonte: BOYLESTAD; NASHELSKY, 2004. 
 
O divisor de tensão na saída do circuito é responsável por determinar o valor da tensão 
desejado dentro do intervalo de tensão de saída possível. 
 
5. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
Utilizando um circuito regulador LM7815, implementamos o circuito regulador apresentado 
pela Figura 8 utilizando um capacitor na saída com o objetivo de filtrar os ruídos de alta frequência 
entregue a carga. 
 
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Figura 8: Regulador de tensão baseado no CI LM7815. 
Fonte: Autoria própria. 
 
Analisando o circuito acima, com a ajuda de um multímetro digital foi possível medir a 
tensão de saída sobre o capacitor C3 encontrando um valor de 15,215 V para a tensão de saída, 
ou seja, dentro do valor esperado de regulação já que o regulador tinha como objetivo fornecer 
uma tensão regulada de 15V. 
Visando obter uma tensão de saída ajustável em 18V, utilizamos um circuito regulador 
LM317 implementado como mostra o circuito da Figura 9. 
 
 
Figura 9: Regulador de tensão ajustável baseado no CI LM317. 
Fonte: Autoria própria. 
 
Entretanto, a tensão ajustada na saída é regulada pelo divisor de tensão aplicado ao pino 
do circuito integrado responsável pelo ajuste como observado na Figura 9. 
Inicialmente definimos o resistor R1 com valor de 220Ω, valor próximo ao valor de resistor 
responsável por fornecer 1,25V entre o pino de saída e ajuste com uma corrente de 100µA. A 
partir disso, calculou-se a tensão a partir da seguinte expressão: 
 
𝑉𝑜 = 𝑉𝑟𝑒𝑓 (1 +
𝑅2
𝑅1
) + 𝐼𝑎𝑗𝑢𝑠𝑡á𝑣𝑒𝑙𝑅2 (1) 
 
onde a tensão de referência Vref é 1,25 e a corrente de ajuste Iaj é 100µA. (MALVINO, 1997) 
 
 
 
 
 
 
D1
1N4007GP
D2
1N4007GP
D3
1N4007GP
D4
1N4007GP
C1
470µF
C2
220nF
C3
100nF
LM7815CT
LINE VREG
COMMON
VOLTAGEV1
D1
1N4007GP
D2
1N4007GP
D3
1N4007GP
D4
1N4007GP
C1
470µF
C2
220nF
C3
100nF
LM317
Vout
ADJ
Vin
V1
R1
R2
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Contudo, após o dimensionamento dos elementos do circuito montou-se a Tabela 1 em que 
são apresentados os resultados: 
 
Tabela 1 – Valores de projeto para um regulador ajustável com CI LM317. 
Parâmetro Valor 
Tensão de saída definido 18 V 
Resistor R1 220 Ω 
Resistor R2(Potenciômetro) 2,68 kΩ 
Tensão de saída fornecido 16,6 V 
Tensão de referência 1,21 V 
 
A tensão de saída não resultou conforme o valor nominal do Ci regulador. Tal fato ocorreu 
em consequência do uso de um transformador que fornecia 13V ao secundário, ou seja, 18,3 Vpico 
para uma tensão 127Vrms no primário. 
O fato é que a tensão de saída fica impossibilitada de assumir o valor de 18V devido as 
perdas e ao próprio CI, o qual não é capaz de regular uma tensão de saída de 18V com os mesmos 
18V de tensão de entrada. 
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6. CONSLUSÃO 
 
Foi observado que os reguladores de tensão além de práticos possuem uma grande precisão 
de tensão de ajuste. 
Entretanto, os circuitos integrados reguladores possuem valores de tensões definidos para 
que a operação do circuito seja correta, por exemplo, no caso dos reguladores LM317, regulam 
tensões entre 1,2V e 37V e os reguladores da família 78 regulam tensões de 5, 6, 8, 10, 12, 18, 24 
volts. Se a tensão de saída apresentar uma variação em relação ao valor nominal do CI, é 
necessário implementar uma fonte de tensão regulada baseado em transistores. 
 
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7. REFERÊNCIAS 
 
1 BOYLESTAD, Robert L.; NASHELSKY, Louis. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 8. ed. São 
Paulo: Pearson Prentice Hall, 2004. 
 
2 MALVINO, Albert Paul. Eletronica. 4.ed. Sao Paulo: Makron, 1997.