Fontes de Alimentação

Prática de Laboratório

Tipos de Fontes

Fonte de Tensão Baixa Impedância de Saída Corrente varia, Tensão constante

Fonte de Corrente Alta Impedância de Saída Tensão varia, Corrente constante

Fonte de Tensão

Não Regulada Regulada

Paralelo Série

Regulador de tensão tipo Paralelo

Tensão de referência

Circuito de amostragem

Tensão não regulada Tensão

regulada

Elemento de controle

Elementocomparador

Sinal de realimentação

RS

VIN

VOUT

Regulação Paralelo Básica (01)

RL

Características: Tensão de saída:

VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL)

R1max= (V+-Vz)/ (Ilmax + Izmin)

Resistência série

Vsaida

VSaidaMax = VZ = tensão

zener

Regulação Paralelo Básica (02) A tensão na carga é determinada pelo diodo zener e pela tensão

de base-emissor do transistor. Funcionamento básico:

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.

Vbe

RL

Rsmax= (V+-Vz-Vbe)/ (Ilmax + Izmin)

Considere: Vbe = 0,7 V

IbVL

IL

IL = VL/RL (corrente de carga)

VSaidaMax = VZ + Vbe

VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL)

IS

IS = (V+ - VL)/R1 (corrente da fonte)

Ic

IC = IS - IL - IZ (corrente de coletor)

VCE

R2

Tensão de referência

VCE = V+

IC= (V+/RS)

Comportamento do circuito1. Levantar a curva de carga do transistor

V+ = Is.Rs+Vce => V+ = (Il+Ic+IZ).Rs+Vce

2. Lembrando que: IC = Ib*

3. Comportamento de IC e VCE: a. Cálculo IC :

IC + IZ = (V+ - VCE)/RS – IL => IC + IZ = (V+ - VCE)/RS – IL

IC= [(V+ - VCE)/RS – IL] - IZ;

Corrente máxima (saturação) (IL=0 e VCE = 0);

IC= [(V+/RS)] b. Cálculo VCE:

VCE = V+ - [IC + IZ +IL] RS VCE máximo, com IC =0, Ib =0; IZ=0;IL=0;

VCE = V+

Requisitos da Fonte de tensão: VSaida = 5,6V .. 6,0V ICarga = 0 .. 100 mA Regulação Paralela

Dispositivos: Diodo zener BZX55C – 5V1 Transistor BC546

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 +IZ

β 240

Regulação Paralelo Básica (Exemplo)

1. Corrente do coletor: IC= [(V+ - VCE)/RS – IL]-IZ; IC (5,8 - VCE)/92- IL -IZ => IC 0,063 – 0,01 VCE – [IL +IZ]=>

IC (0,063 – 0,01 VCE – [IL +IZ]) A

2. Tensão de Coletor: VCE = V+ - [IC +IZ +IL] RS

VCE 5,8 – [IC +IZ + IL] 92 V

Vbe

RL

Ic

Ib VL

ILIS

VCE

R2

IZmin = 5mA

Ib << IZ

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

Vbe

RL

Ic

Ib VL

ILIS

R2

I1

Com carga máxima, a idéia é não permitir a polarização da junção VBE, ou seja, R2.I1 <0,7. Onde a 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.

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, a 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

Curva de carga Curva de carga do transistor

V+ = IE.RL+Vce; mas IC IE => V+ = Ic.RL+Vce

Lembrando que: IC = Ib*

Cálculo IC :

IC= (V+ - VCE)/RL

Corrente de saturação (fazemos VCE = 0): IC= (V+ - VCE)/RL => IC= V+/RL

Cálculo VCE: VCE= (V+ - ICRL)

para IC =0, Ib =0:

VCE = V+

VCE = V+

IC= V+/RL

Regulação Série Básica (exemplo)

Considere: Vbe = 0,7 V

RL

Requisitos da Fonte de tensão: VSaida ; ICarga Regulação série

Dispositivos: Diodo zener Transistor

Tensão de referência

Elemento série de controle

VBE VSaida = Vz - Vbe

R1Max = (V+ - Vz) /(Izmin+ILmax/βmin

)

VZ

IZmin

IB =ILmax /

IC= (V+ - VCE)/RL

VCE= (V+ - ICRL)

Regulação Série Básica

Considere: Vbe = 0,7 V = 100

RL = VL/IL = 44

5,1V

VL = (Vz-Vbe) = 4,4 VVBE

IE = IC = IL=100mAVCE

V+ = 15 V

IB = IE /

IZ

1. VL = (Vz-Vbe) =5,1-0,7 = 4,4 V

2. VCE = V+- VL = 15 - 4,4 = 11,6 V3. IR = (10-5,1)/520 = 10 mA

R1 = (10-5,1)/10mAR1 = 520 R1 520

VCE = V+

IC= V+/RL

Para RL = 10 IL = VL/ RL = 440 mAIB = IE/β = 4,4 mAIZ = IR- IB = (8,2-4,4)mA = 7,8 mA

IR

Regulação Série Básica (circuito

alternativo) 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

a) Cálculo VCE, para IC =0, Ib =0:

VCE = V+