Fontes de Alimentação CIN - UFPE

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

Regulação Paralelo Básica Características: VSaidaMax = VZ VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL) R1max= (V+-Vz)/ (Ilmax + Izmin) RL

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. R1max= (V+-Vz-Vbe)/ (Ilmax + Izmin) IL VSaidaMax = VZ + Vbe VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL) IS RL Ic IL = VL/RL (corrente de carga) IC = IS - IL (corrente de coletor) IS = (V+ - VL)/RS (corrente da fonte) Ib  VL Vbe Considere: Vbe = 0,7 V

Regulação Paralelo Básica Requisitos da Fonte de tensão: VSaida = 5,6V .. 6,0V ICarga = 0 .. 100 mA Regulação Paralela Dispositivos: Diodo zener BZX55C – 5V1 Transistor BC546 IL IS RL Ic 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 Ib  VL Vbe

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: 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 Cálculo VCE, para IC =0, Ib =0: VCE = V+ - ( IL + IB )RS  5,8 V

Curva de carga IC= (V+/RS)/(1+1/) Ganho  240

Regulação Paralelo Básica – circuito alternativo Requisitos da Fonte de tensão: VSaida = 5,6V .. 6,0V ICarga = 0 .. 100 mA Regulação Paralela Dispositivos: Diodo zener BZX55C – 5V1 Transistor BC546 IL IS RL Ic 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 Ib  VL Vbe R2

Regulação Paralelo Básica – circuito alternativo 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.

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, 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. RL

Regulação Série Básica Requisitos da Fonte de tensão: VSaida = 4,3V .. 4,7V ICarga = 0 .. 100 mA Regulação série Dispositivos: Diodo zener BZX55C – 5V1 Transistor BC546 V+ = 15 V RL R1Max = (V+ - Vz) /(Izmin+ILmax/hFEmin) 0,7V VSaida = Vz - Vbe Elemento série de controle IZ  5 mA 5,1V Tensão de referência Considere: Vbe = 0,7 V

Regulação Série Básica V+ = 15 V VCE = 10,6 V IE = IC = IL=100mA VL = (Vz-Vbe) = 4,4 V RL = VL/IL = 44  0,7V R1 = (15-5,1)/6mA R1 = 1650  R1  1K2  IB = IE /  IB  1mA IZ  5 mA 5,1V Considere: Vbe = 0,7 V  = 100

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+

Regulação Série Básica 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+

Fonte de Corrente Não Regulada Regulada Série Paralelo Linear Chaveada

Fonte de Corrente Básica IL=VR2/R2 Considerar: IR1 = IR3  10* IbQ1 IbQ1 = IL/hfemin R1 = (VR2+Vbe)/ IR1 R3 = V+ - (VR2+Vbe)/ IR3 R1>>RL IbQ1 IL=V+/RL

Atividades Projetar as seguintes fontes de tensão: VSaida = 4,8V .. 5,2V ICarga = 0 .. 20 mA Regulação Paralela VSaida = 5,6V .. 6,0V ICarga = 0 .. 100 mA Regulação Paralela VSaida = 4,3V .. 4,7V ICarga = 0 .. 100 mA Regulação Série VSaida = 9.8V .. 10.2V ICarga = 0 .. 100 mA Regulação Série Projetar uma fonte de corrente de 20 mA: Tensão de alimentação = 15 V