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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
Ibβ 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
Ibβ VL
ILIS
VSaidaMax = VZ + Vb = 5,1+0,7=5,8VIL = 100 mARL = VL/IL= 5,8V/100mA = 58 Ω
R1 = V+-VL/IS = (15-5,8)V/100mA= 92 Ω
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*β
Para cálculo da curva de carga:
a) Cálculo IC (corrente de saturação), fazemos VCE = 0:
IC + IB = (V+ - VCE)/RS – IL => IC(1+1/β) = (V+ - VCE)/RS – IL
IC= [(V+ - VCE)/RS – IL]/(1+1/β); Il =0;
com VCE = 0, IC= (V+/RS)/(1+1/β) ≈ 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/β)
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
Ibβ VL
ILIS
VSaidaMax = VZ + Vb = 5,1+0,7=5,8VIL = 100 mARL = VL/IL= 5,8V/100mA = 58 Ω
R1 = V+-VL/IS = (15-5,8)V/100mA= 92 ΩIS = 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 Ω
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 tensãobase-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
ββββ = 100
RL = VL/IL = 44 Ω
5,1V
VL = (Vz-Vbe) = 4,4 V0,7V
IE = IC = IL=100mAVCE = 10,6 VV+ = 15 V
IB = IE / ββββIB ≈ 1mA
IZ ≈ 5 mA
R1 = (15-5,1)/6mAR1 = 1650 ΩR1 ≈ 1K2 Ω
Curva de carga
Curva de carga do transistorV+ = IE.RL+Vce; mas IC ≈ IE => V+ = Ic.RL+Vce
Lembrando que:
IC = Ib*β
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 .. 10.2VICarga = 0 .. 100 mARegulação Série
Dispositivos:
Diodo zener BZX55C – 5V1
Transistor BC546
RLR4
RLR4
Regulação Série BásicaCaracterísticas:
IR2 = IR3 ≥ 10* IbQ2Transistores:
IC1 = ILIB1 = IL/ β1
IC2 ≈ IB1
IB2 = IC2 / β2
Assim:IB2 = IL/β1/ β2 = IL / β1 .β2
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)
β=100
β=100
Curva de carga
Curva de carga do transistorV+ = IE.RL+Vce; mas IC ≈ IE => V+ = Ic.RL+Vce
Lembrando que:
IC = Ib*β
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>>RL
IL=V+/RL
IL=VR2/R2
Considerar:
• IR1 = IR3 ≥ 10* IbQ1
• IbQ1= IL/hfemin
• R1 = (VR2+Vbe)/ IR1
• R3 = V+ - (VR2+Vbe)/ IR3
IbQ1
Atividades
Projetar 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
