Circuito regulador de tensão utilizando diodo Zener

Árthur Tolfo Pinheiro 1

Lucas Pagliarini 2

Guilherme Henrique dos Santos 3

Após a montagem, medição e análise do circuito retificador de onda completa com center tap, foi feita uma filtragem usando um capacitor eletrolítico de 470 µF com o intuito de obter uma forma de onda mais suave. Porém, ainda que o resultado obtido seja razoável, ainda é possível adquirir uma tensão de saída regulada e muito mais estável que a obtida até então. Para isso, foi feito o projeto de um simples circuito regulador de tensão capaz de estabilizar uma tensão de entrada na faixa de 9.04 V e 9.20 V para uma tensão DC de 6.8 V de saída.

Com a utilização de um Diodo Zener com tensão de 6.8 V de referência, foi possível obter essa mesma tensão regulada na saída do circuito - carga fixa de 1. Especificações dos componentes:

Diodo Zener 1N754A - Fabricante: General Semiconductors. Resistor de 1 - atuando como carga associada no circuito. Resistor de 45 Ω - projetado para regular uma tensão de 6.8 V.

1 Acadêmico do curso de Engenharia de Computação da Universidade Federal de Santa Maria ­ UFSM, matrícula: 201322365, email: arthur.pinheiro@ecomp.ufsm.br

2Acadêmico do curso de Engenharia de Computação da Universidade Federal de Santa Maria ­ UFSM, matrícula:201320824, email:lucas.pagliarini@ecomp.ufsm.br

3 Acadêmico do curso de Engenharia de Computação da Universidade Federal de Santa Maria ­ UFSM, matrícula: 201320991, email: guilherme.santos@ecomp.ufsm.br.

Desenvolvimento: Após a primeira a etapa de retificação/filtragem de tensão, obteve-se uma forma de onda típica:

Para obter a tensão de Ripple - ou tensão de oscilação - utiliza-se a seguinte expressão:

* Onde Vr é a tensão de ripple(pico-a-pico); * Vo é a tensão de pico; * f é a frequência da forma de onda da tensão; * R é a resistência da carga utilizada; * C é a capacitância do filtro Como o valor de pico da tensão filtrada foi medido como 9.2 V, subtrai-se a tensão Vr e obtém-se a tensão mínima de 9.04 V aproximadamente: r 0.16310 VV = mín 9.2 V 0.16310 V 9.0369 V ou 9.04 V aproximadamente.V = − =

Com os valores de tensão de entrada do regulador bem definidos, são feito os cálculos dos valores máximo e mínimo do resistor a ser projetado: máx (Vmín V z) / Il IzmínR = − +

mín (V o V z) / Il IzmáxR = − + * Onde IL é a corrente que flui na carga; * Izmín e Izmáx são as correntes mínima e máxima admitidas pelo diodo.

máx (9.04 V 6.80 V ) / (6.8 mA 20 mA) 83.582 ΩR = − + = mín (9.20 V 6.80 V ) / (6.8 mA 55 mA) 38.835 ΩR = − + =

Com esses valores é possível verificar que as correntes mínima e máxima dadas pelo fabricante não são excedidas. Portanto, utilizando uma resistência intermediária entre os valores Rmín e Rmáx encontrados tem-se que: máx Rmín R − ≃R 45 ΩR = Utilizando divisor de corrente:

r Izener IlI = + zener Ir 6.8 mAI = −

Para se obter os valores de corrente que circulam no resistor R é necessário verificar os casos em que a tensão de entrada é Vmín ou Vo:

Vmín (9.04 V): (Vmín - Vz) / RrMáx I = 49.78 mArMáx I =

Vo ou Vmáx (9.2 V): (Vmáx - Vz) / RrMíx I = 53.33 mArMíx I =

*Onde Vz é a tensão de referência do diodo zener. Verificando o datasheet do diodo 1N754A tem-se que: zmín 20 mAI = zmáx 55 mAI =

Portanto: zmínI Imín zmáx < < I zmín Imáx IzmínI < <

*Onde Imín é dada por: IrMín - Il = 49.78 mA - 6.8 mA = 42.980 mA. *Imáx é calculada por: IrMáx - Il = 53.33 mA - 6.8 mA = 46.530 mA;

Referências: [1] Diodo Zener DataSheet: www.futurlec.com/Diodes/1N756.shtml [2] Tensão Ripple: https://en.wikipedia.org/wiki/Ripple_(electrical)

[3] Circuito Regulador (Projeto): http://www.lsi.usp.br/~bariatto/fatec/aca/aula4-reguladores.pdf