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

Elementocomparador

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 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 VL

ILIS

VSaidaMax = VZ + Vb = 5,1+0,7=5,8V IL = 100 mARL = VL/IL= 5,8V/100mA = 58

R1 = V+-VL/IS = (15-5,8)V/100mA= 92

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* Para cálculo da curva de carga:a) Cálculo IC (corrente de saturação), fazemos VCE = 0: IC + IB = (V+ - VCE)/RS – IL => IC(1+1/) = (V+ - VCE)/RS – IL

IC= [(V+ - VCE)/RS – IL]/(1+1/); Il =0;

com VCE = 0, IC= (V+/RS)/(1+1/) 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/)

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 VL

ILIS

VSaidaMax = VZ + Vb = 5,1+0,7=5,8V IL = 100 mARL = VL/IL= 5,8V/100mA = 58

R1 = V+-VL/IS = (15-5,8)V/100mA= 92 IS = IL+IC +IbR2 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 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

Elementocomparador

Tensão de referência

Tensão não regulada

Tensãoregulada

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 V = 100

RL = VL/IL = 44

5,1V

VL = (Vz-Vbe) = 4,4 V0,7V

IE = IC = IL=100mAVCE = 10,6 VV+ = 15 V

IB = IE / IB 1mA

IZ 5 mA

R1 = (15-5,1)/6mAR1 = 1650 R1 1K2

Curva de carga

Curva de carga do transistorV+ = IE.RL+Vce; mas IC IE => V+ = Ic.RL+Vce Lembrando que:

IC = Ib*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

RLR4

Regulação Série BásicaCaracterísticas: IR2 = IR3 10* IbQ2

Transistores: IC1 = IL IB1 = IL/ 1

IC2 IB1

IB2 = IC2 / 2

Assim: IB2 = IL/1/ 2 = IL / 1 .2

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)=100

=100

Curva de carga

Curva de carga do transistorV+ = IE.RL+Vce; mas IC IE => V+ = Ic.RL+Vce Lembrando que:

IC = Ib*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>>RLIL=V+/RL

IL=VR2/R2

Considerar:• IR1 = IR3 10* IbQ1

• IbQ1 = IL/hfemin

• R1 = (VR2+Vbe)/ IR1

• R3 = V+ - (VR2+Vbe)/ IR3

IbQ1

AtividadesProjetar as seguintes fontes de tensão:VSaida = 4,8V .. 5,2VICarga = 0 .. 20 mARegulação Paralela

VSaida = 5,6V .. 6,0VICarga = 0 .. 100 mARegulação Paralela

VSaida = 4,3V .. 4,7VICarga = 0 .. 100 mARegulação Série

VSaida = 9.8V .. 10.2VICarga = 0 .. 100 mARegulação Série

Projetar uma fonte de corrente de 20 mA:Tensão de alimentação = 15 V