Prática de Laboratório Fontes de Alimentação Prática de Laboratório

Tipos de Fontes Fonte de Tensão Fonte de Corrente 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 não regulada Tensão regulada RS Elemento de controle Circuito de amostragem VOUT VIN Elemento comparador Sinal de realimentação Tensão de referência

Regulação Paralelo Básica (01) Características: Tensão de saída: VSaidaMax = VZ = tensão zener VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL) R1max= (V+-Vz)/ (Ilmax + Izmin) Resistência série Vsaida RL

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. Rsmax= (V+-Vz-Vbe)/ (Ilmax + Izmin) Tensão de referência VSaidaMax = VZ + Vbe VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL) IL IL = VL/RL (corrente de carga) IS IS = (V+ - VL)/R1 (corrente da fonte) Ic IC = IS - IL - IZ (corrente de coletor) RL VL Ib VCE R2 Vbe Considere: Vbe = 0,7 V

Comportamento do circuito 1. 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)] IC= (V+/RS) VCE = V+ b. Cálculo VCE: VCE = V+ - [IC + IZ +IL] RS VCE máximo, com IC =0, Ib =0; IZ=0;IL=0; VCE = V+

Regulação Paralelo Básica (Exemplo) 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 mA RL = VL/IL= 5,8V/100mA = 58  R1 = V+-VL/IS = (15-5,8)V/100mA= 92  IS = IL+IC +IZ β  240 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 Vbe RL Ic Ib VL IL IS VCE R2 IZmin = 5mA 2. Tensão de Coletor: VCE = V+ - [IC +IZ +IL] RS VCE  5,8 – [IC +IZ + IL] 92 V Ib << IZ

Regulação Paralelo Básica – circuito alternativo 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. IL IS RL VSaidaMax = VZ + Vb = 5,1+0,7=5,8V IL = 100 mA RL = VL/IL= 5,8V/100mA = 58  R1 = V+-VL/IS = (15-5,8)V/100mA= 92  IS = IL+IC +Ib R2  VBE/IZmin Ic Ib  VL I1 Vbe R2

Regulador de tensão tipo Série Tensão não regulada Tensão regulada Elemento de controle Circuito de amostragem Tensão de referência Elemento comparador

Regulador de tensão tipo Série 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. RL

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+ IC= V+/RL VCE = V+

Regulação Série Básica (exemplo) Requisitos da Fonte de tensão: VSaida ; ICarga Regulação série Dispositivos: Diodo zener Transistor IC= (V+ - VCE)/RL RL R1Max = (V+ - Vz) /(Izmin+ILmax/βmin) VZ IZmin IB =ILmax / VCE= (V+ - ICRL) VBE VSaida = Vz - Vbe Elemento série de controle Tensão de referência Considere: Vbe = 0,7 V

Regulação Série Básica 1. VL = (Vz-Vbe) =5,1-0,7 = 4,4 V 2. VCE = V+- VL = 15 - 4,4 = 11,6 V 3. IR = (10-5,1)/520 = 10 mA R1 = (10-5,1)/10mA R1 = 520 R1  520  V+ = 15 V VCE IE = IC = IL=100mA VL = (Vz-Vbe) = 4,4 V RL = VL/IL = 44  IR VBE Para RL = 10  IL = VL/ RL = 440 mA IB = IE/β = 4,4 mA IZ = IR- IB = (8,2-4,4)mA = 7,8 mA IB = IE /  IZ 5,1V Considere: Vbe = 0,7 V  = 100

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 RL R4

Regulação Série Básica Características: 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) (+15V) IL = 100 mA =100 0,7V =100 R4 0,7V RL VZ = 5,1V Considere: Vbe = 0,7 V

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 (corrente de saturação), fazemos VCE = 0: IC= (V+ - VCE)/RL Cálculo VCE, para IC =0, Ib =0: VCE = V+