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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CENTRO MULTIDISCIPLINAR DE CARAÚBAS CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA DE CIRCUITOS ELETRONICOS II PROF.: ALUNO: Trabalho Reguladores de Tensão Regulador de tensão em série O circuito básico de um regulador de tensão em série está ilustrado no diagrama de blocos abaixo. Os elementos em série controlam quando da tensão de entrada irá passar para saída. A tensão de saída fornece uma tensão de realimentação para ser comparada com a da referência. Figura 1- diagrama de blocos do circuito básico de um regulador de tensão em série. A explicação para o diagrama de blocos é a seguinte. Quando a tensão de saída se eleva, o circuito comparador fornece um sinal que faz com que o elemento de controle baixe a tensão de saída. Já quando a tensão baixa, o circuito comparador fornece um sinal que faz com que o elemento de controle eleve a tensão de saída. Com isso a tensão de saída permanece constante. Circuito regulador tipo série O transistor Q1 é o elemento de controle e o diodo Zener Dz é o que fornece a tensão de referência. Figura 2 – circuito regulador tipo série. O funcionamento pode ser descrito da seguinte forma: Quando a tensão de sída diminuir, a tensão base-emissor aumenta, fazendo com que o transistor condusa mais, assim aumentando a tensão na sída para que possa se manter constante. Já quando a tensão de saída aumenta, a tensão base-emissor diminui, o transistor irá conduzir menos, e reduz a tensão de saída para manter constante. Regulador tipo série aperfeiçoado. Esse tipo de circuito regulador apresentar um melhor desempenho. Os resistores R1 e R2 funcionam como um circuito de amostragem, o diodo Zener proporciona uma tensão de frequência, e o transistor Q2 controla a corrente de base para o transistor Q1 para variar a corrente que passa nesse transistor para manter a tensão na saída constante. Se a tensão na saída quiser aumentar, a tensão a V2 de amostragem por R1 e R2 aumentará, fazendo com que a tensão base-emissor do transistor Q2 se eleve. Quando Q2 está conduzindo mais corrente menos corrente passa pela base do transistor Q1 assim reduzindo a tensão na saída. Já se a tensão de saída quiser diminuir o oposto irá acontecer para impedir que a tensão diminua. Para a tensão de saída regulada temos a sequinte equação: 𝑉𝑜 = 𝑅1 + 𝑅2 𝑅2 ∗ (𝑉𝑧 + 𝑉𝐵𝐸2) Figura 3- circuito regulador tipo série aperfeiçoado. Regulador série com Amp-Op Nesse tipo de regulador o amp-op compara a tensçao de ferencia do diodo Zener com a tensão de realimentação dos resistores R1 e R2. Se a tensão na saída variar a condução do transistor será controlada para manter a tensão na saída constante A equação da tensão de saída para esse tipo de regulador vai ser: 𝑉𝑜 = (1 + 𝑅1 𝑅2 )𝑉𝑧 Figura 4- circuito regulador tipo série com amp-op. Regulador de tensão em paralelo. Esse tipo de regulador realiza sua regulação desviando a corrente de carga para regular a tensão de saída. A tensão de entrada não regulada fornece uma corrente para a carga. Parte dessa corrente é desviada pelo elemento de controle que tem a função de manter a tensão regulada. Quando a tensão na carga varia devido sua própria variação, o circuito de amostragem realimenta um comparador, que então vai fornecer o sinal para o controle alterar a quantidade de corrente que está sendo desviada da carga. Quando a tensão de saída tende a aumentar, o circuito de amostragem emite um sinal de realimentação para o comparador, que emite um sinal de controle para drenar a corrente, assim a corrente na carga diminui impedindo que a tensão regulada de subir. Figura 5- diagrama de blocos para o regulador de tensão tipo paralelo. Regulador básico paralelo com transistor. O circuito mostrado abaixo represente o regulador tipo paralelo simples. Onde o funcionamento se dá quando o resistor Rs reduz a tensão não regulada por um valor que depende da corrente fornecida a carga. A tensão através da carga é determinada pelo diodo Zener e pela base-emissor do transistor. Quando a resistência da carga diminui, menos corrente entra na base do transistor, resultando assim em uma menor corrente desviada pelo coletor. Com isso a corrente da carga aumenta, mantendo a tensão regulada através da carga. A tensão de saída para a carga é: 𝑉𝐿 = 𝑉𝑧 + 𝑉𝐵𝐸 Figura 6- regulador de tensão paralelo com TBJ. Regulador tipo paralelo aperfeiçoado. O circuito deste tipo de regulador está representado na figura abaixo. O funcionamento dele se dá quando o diodo Zener fornece uma tensão referência de maneira que o resistor R1 tenha em seus terminais a variação da tensão de saída. Quando a tensão de saída tenta sofre alterações a corrente desviada pelo transistor Q1 vai sofre alterações mantendo a tensão constante. O transistor Q2 proporciona uma corrente de base maior para o transistor Q1. A tensão de saída determinada pelo diodo Zener e pelas tensões base-emissor dos transistores: 𝑉𝑜 = 𝑉𝐿 = 𝑉𝑧 + 𝑉𝐵𝐸2 + 𝑉𝐵𝐸1 Figura 7- Regulador tipo paralelo aperfeiçoado. Regulador de tensão tipo paralelo utilizando amp-op A tensão no Zener é comparada a tesão da realimentação obitida pelo divisor de tensão R1 e R2 para produzir a corrente de controle para o transistor em paralelo Q1. A corrente através do resistor Rs é controlada para produzir uma queda de tensão em Rs que mantenha a tensão fixa. Figura 8- Circuito regulador de tensão tipo paralelo utilizando amp-op. CIs reguladores de tensão Os CIs reguladores contêm os circuitos de fontes de referência, o amplificador comparador, dispositivo de controle e proteção contra sobrecarga, tudo isso encapsulado. A operação é a mesma dos reguladores discretos. Regulador de tensão de três terminais O regulador com uma tensão fixa na saída é alimentado por uma tensão cc não- regulada, Vb aplicada a um terminal, e fornece uma tensão CC regulada, Vo em um segundo terminal, com o terceiro conectado em GND. Para um tipo específico de regulador, as especificações do dispositivo indicam a faixa na qual a tensão de entrada pode variar sem que a saída seja alterada, considerando, ainda, uma faixa de corrente de carga. Figura 9 – representação em blocos do regulador de três terminais Reguladores de tensão positiva fixa Uma tensão de entrada não regulada Vi é filtrada pelo capacitor C1 e alimentar o CI no terminal IN. O terminal OUT do CI vai fornecer a tensão regulada que é filtrada pelo capacitor C2. O terceiro terminal do CI é conectado em GND. Mesmo variando a tensão de entrada a carga dentro de uma faixa permitida, a tensão de saída permanece constante Figura 10- conexão de um regulador de tensão faixa positiva CI 7812. Regulador de tensão negativa fixa A forma de regulação de tensão negativa é semelhante à da positiva. Como mostrados, os Cis reguladores atendem uma faixa de tensões negativas, fornecendo a tensão esperada na saída se o valor na estrada estiver abaixo de um valor mínimo especifico.
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