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o Regulador de Voltagem

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O REGULADOR DE VOLTAGEM O REGULADOR DE VOLTAGEM

JOS CARLOS MIRANDA Aprenda quase tudo sobre:

REGULADORES DE TENSO DE TRS TERMINAIS kIT DIDTICO PARA MONTAGEM DE SUA PRIMEIRA FONTE AJUSTVEL E ESTABILIZADA .

Tudo o que voc precisa saber para fazer sua fonte de tenso regulada . . .

Positivo

Negativo

Reguladores de Voltagem de 3 terminais.

O regulador de voltagem um dos componentes mais comuns colocados em um projeto. o corao do que ns chamamos de fonte de alimentao ele permite que tenhamos praticamente qualquer valor de voltagem desejada (dentro dos limites de suas caractersticas) para um circuito com excelentes taxas de regulao de voltagem, filtragem e proteo contra curto circuito e excesso de aquecimento. Os nicos componentes que precisam ser acrescentado para termos uma fonte de alimentao partindo de uma energia alternada , transformador, diodos ou ponte retificadora e trs capacitores com estes materiais teremos uma fonte de alimentao completa de alta qualidade e estabilidade. Nas fotos abaixo podemos visualizar os dois tipos de encapsulamento mais popular para o regulador de voltagem. A nica diferena entre ambos a capacidade do fornecimento de corrente:

O circuito integrado 78L05 da foto acima tem encapsulamento tipo TO92 e um regulador positivo de 5v, com capacidade de fornecer correntes mximas de 100mA, o regulador semelhante em sua forma exterior a um transistor pequeno (tipo BC 547 ou 337 entre outros) . J o regulador 7805 com encapsulamento TO220. e um regulador de positivo de 5v, porem pode fornecer corrente bem maiores que o encapsulamento TO92 chegando at o limite de 1 amper. Os reguladores fixos de 3 pinos existem em outras voltagens como: 6v, 8v, 9v, 10v, 12v, 15v, 18v, 24v, e podem ser reguladores negativos ou positivos, os reguladores positivos so com denominao 78xx onde o xx indica o valor da tenso, j os reguladores negativos tem a denominao 79xx. Dentro da srie de reguladores de voltagem de trs terminais existem os reguladores de voltagem ajustveis que so projetados para permitir um ajuste da tenso de sada entre 1.2v a 37v e como os reguladores da serie fixa estes tambm esto disponibilizados em verso de regulador positivo designado como 317 e regulador negativo pelo prefixo 337. Praticamente a mesma variao de voltagem e desempenho destes reguladores ajustveis pode ser criado usando o integrado 7805 com mais alguns componentes, logicamente que a menor tenso de sada ser 5 volts e poder ser ajustado at 37 volts. Mas o fato mais importante para se lembrar que os terminais exteriores so diferentes para cada srie de reguladores fixos e ajustveis. Isto evita que ao ser colocado o tipo incorreto na placa de circuito impresso o resto do circuito venha a se danificar. Basicamente so invertidos a entrada e o terra na comparao entre os dois integrados da srie fixa, mas por haver esta diferena entre os terminais sempre consulte um catalogo para identificar os terminais do encapsulamento. Nota: O terminal de Terra tambm chamado o terminal Comum. No desenho abaixo apresentamos os reguladores de trs terminais positivos e negativos.

REGULADOR DE VOLTAGEM DE 3 TERMINAIS

Na tabela abaixo temos a especificao de cada tipo com encapsulamento TO 220 e acrescentamos que para todos eles a mxima tenso de entrada suportada 37 volts.

Tipo Numero7805 7806 7808 7810 7812 7818 7824 7905 7906 7908 7912 7915 7918 7924 LM317T LM337T

Tenso

Corrente

EncapsulamentoTO-220 TO-220 TO-220 TO-220 TO-220 TO-220 TO-220 TO-220 TO-220 TO-220 TO-220 TO-220 TO-220 TO-220 TO-220 TO-220

+5V +6V +8V +10V +12V +18V +24V -5V -6V -8V -12V -15V -18V -24V +1.2V a +37V

1A 1A 1A 1A 1A 1A 1A 1A 1A 1A 1A 1A 1A 1A 1.5A 1.5A

-1.2V a-37V

Na tabela abaixo temos a especificao de cada tipo com encapsulamento TO 92 e acrescentamos que para todos eles a mxima tenso de entrada suportada 37 volts.

Tipo Voltagem Corrente Encapsulamento Numero78L05 79L05 78L12 79L12 +5V -5V +12V -12V 100mA 100mA 100mA 100mA TO-92 TO-92 TO-92 TO-92

Um circuito tpico para um regulador positivo de 5 volts mostrado abaixo:

100nF multicamada Um capacitor de 100nF multicamada deve ser utilizado bem prximo aos terminais de sada e comum do regulador para evitar oscilaes em alguns casos quando est ligado a circuitos de RF utiliza-se um capacitor polarizado de tntalo de 10uF em paralelo.

Nesta foto temos o regulador 7805 preso a um dissipador utilizandose da pasta trmica para melhorar o acoplamento mecnico entre as duas peas (regulador e dissipador) melhorando a transferncia de calor , Aqui vo as dicas importantes : 1.) Determine a tenso e a corrente necessrias para alimentao de seu projeto. 2.) Regulao da linha de entrada do transformador a variao que ocorre na linha eltrica da concessionria em virtude de fatores como distancia e horrios e refletida na sada do transformador utilizado para a fonte de alimentao esse fator estabelecido como sendo no mximo 10% a menos, dai se faz presente a necessidade de incluir estes dados nos clculos. Trocando em midos, as 16 horas temos uma tenso de entrada no primrio da fonte de 125 volts e a sada do secundrio 10 volts, as 19 horas horrio de pico de consumo de energia eltrica ao invs de 125 volts teremos apenas 112,5volts e no secundrio teremos 9 volts. 3.) O fator de regulao do transformador: a variao que ocorre com a tenso na sada do transformador quando ele medido sem nenhuma carga colocada em sua sada e quando colocada a carga mxima pretendida. O ideal seria que est tenso fosse igual para os dois modos mas isto implicaria em um custo alto para o transformador mas ele teria excelentes qualidade e trabalharia frio sem esquentar, mas no o que encontramos por ai onde temos transformadores trabalhando com taxas de 50 a 60% de regulao para voc ter uma idia disto vamos dizer um transformador sem carga produz 20 volts em sua sada, mas quando o colocamos provendo energia para a carga mxima est tenso diminui para 10 volts, ai pela matemtica temos uma regulao de 50% no se assuste estas taxas so normais para

as fontes de tomadas que so vendidas pelos marreteiros de todo o Brasil e s nos trazem dor de cabea, queima de equipamentos, incndios e desemprego. Sempre de preferncia a um transformador com taxas de regulao melhores que 20% podem ser mais caros mas voc economiza em outros materiais. 4.) Escolha da Retificao: Os diodos ou a ponte retificadora deve ser escolhido de modo que a capacidade de corrente e a tenso a qual estejam submetidos fique no mnimo 30% acima da capacidade mxima necessria, consulte a necessidade de usar um dissipador para eles. 5.) Escolha do capacitor de Filtragem: Utilize como parmetro para definir o condensador de filtragem o valor de 2.200uF por amper consumido, portanto se precisamos de 2 amper utilizaremos um capacitor de 4.400uF. ou o mais prximo deste, quanto ao valor da tenso do capacitor deve ser pelo menos 60% maior do que a tenso de sada mxima do transformador (sem carga). Vamos a um Exemplo: Minha necessidade : fonte com uma sada de 12volts estabilizada com consumo oscilando entre 400ma. e 1 amper de sada. Determinando o valor da tenso de sada do transformador. Primrio do transformador, em concordncia com a energia entregue pela concessionria de energia da regio, (pode ser 110v, 125V, 220V ou 250V) Secundrio = tenso requerida na sada da fonte. 12 volts, + 3 volts (valor mnimo indicado pelo fabricante do regulador como necessrio para que o regulador funcione adequadamente), + 1,4 volts (correspondente a queda de tenso nos diodos da ponte retificadora), + 1,25volts (correspondente a regulao de linha comumente em torno de -10 %). Fazendo as contas chegaremos ao resultado que a Tenso necessria para o secundrio do transformador ser de 18,1 volts Determinando o tipo de diodo ou ponte retificadora a ser usado: Selecionado atravs de especificao do fabricante foi escolhido a utilizao de 4 diodos 1N4007 com capacidade de corrente para 1 amper e tenso de 1.000volts e um preo bem pequeno. Determinando a capacidade do capacitor de filtragem.

A capacitncia necessria para o eletroltico fazer a filtragem esta na ordem de 2.200uF por amper de consumo na sada, portanto o capacitor exigido pelo nosso projeto de 2.200uF. se a necessidade fosse 500ma.o valor do capacitor seria 1.100uF. Determinando a tenso de trabalho deste eletroltico. Tenso necessria para o eletroltico igual a: tenso de sada do transformador 18,1 - 1,4 volts da queda de tenso dos diodos, + 3,6 volts correspondente a taxa de aproximadamente 20% de regulao do transformador multiplicado por 1,27 calculando chegamos a 25,781volts tenso mnima necessria no danificar o dieltrico, nos capacitores a melhor forma de arredondamento e para cima, pois se o dieltrico romper o capacitor eletroltico literalmente estoura. O regulador de voltagem faz com que o projeto de uma fonte de alimentao seja relativamente simples. Porm, antes de ns entendermos o relativamente muito simples, so vrias as caractersticas e peculiaridades que devem ser levados em considerao. 1. A parte da fonte de alimentao deve ser compacta com trilhas bem dimensionadas e curtas de forma que os condensadores possam executar sua funo de remover as oscilaes e dar estabilidade. 2. O regulador deve ter dissipador de calor de forma que voc possa segurar entre os dedos durante pelo menos 30 segundos. 3. A voltagem de entrada deve ser pelo menos 5v acima da voltagem pretendida na sada. Porque a ponte retificadora de diodo ocasiona a queda de aproximadamente 1,5volts e o regulador necessita de pelo menos mais 3,5volts para fazer seu trabalho de regular. H quatro pontos importantes para se lembrar ao projetar uma fonte de alimentao: 1. o regulador deve estar perto da extremidade da placa de circuito impresso assim pode ser preso a um dissipador de calor. 2. o dissipador tambm deve ser preso a placa de circuito impresso de forma q

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