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Fontes de Alimentação
CIN - UFPE
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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
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Fonte de Tensão Não Regulada Regulada
Série Paralelo
Linear Chaveada
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Regulador de tensão tipo Paralelo
Elemento de controle Circuito de
amostragem
Elementocomparador
Tensão de referência
Tensão não regulada Tensão
regulada
Sinal de realimentação
RS
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Regulação Paralelo Básica
VSaidaMax = VZ
VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL)
RL
R1max= (V+-Vz)/ (Ilmax + Izmin)
Características:
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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
Ib VL
ILIS
IL = VL/RL (corrente de carga)
IC = IS - IL (corrente de coletor)
IS = (V+ - VL)/RS (corrente da fonte)
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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
Ib VL
ILIS
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 +Ib
Regulação Paralelo Básica
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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:a) 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
b) Cálculo VCE, para IC =0, Ib =0: VCE = V+ - ( IL + IB )RS 5,8 V
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Curva de carga
Ganho 240
IC= (V+/RS)/(1+1/)
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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
Ib VL
ILIS
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
R2
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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.
Regulação Paralelo Básica – circuito alternativo
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Regulador de tensão tipo Série
Elemento de controle
Circuito de amostragem
Elementocomparador
Tensão de referência
Tensão não regulada
Tensãoregulada
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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 tensão base-emissor diminui, e o transistor conduz menos, reduzindo, assim, a tensão de saída, mantendo a saída.
Regulador de tensão tipo Série
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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
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Regulação Série Básica
Considere: Vbe = 0,7 V = 100
RL = VL/IL = 44
5,1V
VL = (Vz-Vbe) = 4,4 V0,7V
IE = IC = IL=100mAVCE = 10,6 VV+ = 15 V
IB = IE / IB 1mA
IZ 5 mA
R1 = (15-5,1)/6mAR1 = 1650 R1 1K2
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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 b) Cálculo VCE, para IC =0, Ib =0:
VCE = V+
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Regulação Série Básica Requisitos da fonte: VSaida = 9.8V .. 10.2V ICarga = 0 .. 100 mA Regulação Série Dispositivos:
Diodo zener BZX55C – 5V1 Transistor BC546
RLR4
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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
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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 b) Cálculo VCE, para IC =0, Ib =0:
VCE = V+
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Fonte de Corrente Não Regulada Regulada
Série Paralelo
Linear Chaveada
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Fonte de Corrente Básica
R1>>RLIL=V+/RL
IL=VR2/R2
Considerar:• IR1 = IR3 10* IbQ1
• IbQ1 = IL/hfemin
• R1 = (VR2+Vbe)/ IR1
• R3 = V+ - (VR2+Vbe)/ IR3
IbQ1
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AtividadesProjetar 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