Fontes de Alimentação

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 Elemento

comparador Tensão de

referência Tensão não

regulada Tensão

regulada

Sinal de realimentação R_S

Regulação Paralelo Básica

V_SaidaMax = V_Z

V_SaidaMin = V₊ * R_L/(R1+R_L)

R_L R_1max= (V₊-Vz)/ (I_lmax + I_zmin)



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.

V_SaidaMax = V_Z + V_be

V_SaidaMin = V₊ * R_L/(R₁+R_L)

V_be

R_L

R_1max= (V₊-Vz-V_be)/ (I_lmax + I_zmin)

Considere: V_be = 0,7 V

I_c I_b

 V_L I_L I_S

 I_L = V_L/R_L (corrente de carga)

 I_C = I_S -I_L (corrente de coletor)

 I_S = (V₊ - V_L)/R_S (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

V_be

R_L I_c

I_b

 V_L I_L I_S

V_SaidaMax = V_Z + V_b = 5,1+0,7=5,8V I_L = 100 mA

R_L = V_L/I_L= 5,8V/100mA = 58 

R1 = V₊-V_L/I_S = (15-5,8)V/100mA= 92  I_S = I_L+I_C +I_b

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*

 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

Curva de carga

Ganho  240

I

= (V

/R

)/(1+1/)

 Requisitos da Fonte de tensão:

 VSaida = 5,6V .. 6,0V

 ICarga = 0 .. 100 mA

 Regulação Paralela

 Dispositivos:

 Diodo zener BZX55C – 5V1

 Transistor BC546

V_be

R_L I_c

I_b

 V_L I_L I_S

V_SaidaMax = V_Z + V_b = 5,1+0,7=5,8V I_L = 100 mA

R_L = V_L/I_L= 5,8V/100mA = 58 

R1 = V₊-V_L/I_S = (15-5,8)V/100mA= 92  I_S = I_L+I_C +I_b

R₂  V_BE/I_Zmin

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 



Para a corrente maiores que 5mA, quando o zener precisa aumentar sua corrente para retificação da tensão de saída, o valor de

Regulação Paralelo Básica – ^circuito

alternativo

Regulador de tensão tipo Série

Elemento de controle

Circuito de amostragem Elemento

comparador Tensão de

referência Tensão não

regulada Tensão

regulada

R_L

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

Regulação Série Básica

V_Saida = V_z - V_be

Considere: V_be = 0,7 V

R_L

R1_Max = (V₊ - V_z) /(I_zmin+I_Lmax/h_FEmin)

 Requisitos da Fonte de tensão:

 V_Saida = 4,3V .. 4,7V

 I_Carga = 0 .. 100 mA

 Regulação série

 Dispositivos:

 Diodo zener BZX55C – 5V1

 Transistor BC546

5,1V 0,7V

I_Z  5 mA

V

= 15 V

Tensão de referência Elemento série de controle

Regulação Série Básica

Considere: V_be = 0,7 V

 = 100

R_L = V_L/I_L = 44 

5,1V

V_L = (V_z-V_be) = 4,4 V

0,7V

I_E = I_C = I_L=100mA

V

= 10,6 V V

= 15 V

I_B = I_E / 

I_B  1mA I_Z  5 mA R₁ = (15-5,1)/6mA

R₁ = 1650  R₁  1K2 

Curva de carga



Curva de carga do transistor

V₊ = I_E.R_L+V_ce; mas I_C  IE => V₊ = I_c.R_L+V_ce

 Lembrando que:

 I_C = I_b*

a) Cálculo I_C (corrente de saturação), fazemos V_CE = 0:

I_C= (V₊ - V_CE)/R_L

b) Cálculo V_CE, para I_C =0, I_b =0:

VCE = V+

Regulação Série Básica

 Requisitos da fonte:

V_Saida = 9.8V .. 10.2V I_Carga = 0 .. 100 mA Regulação Série

 Dispositivos:

 Diodo zener BZX55C – 5V1

 Transistor BC546

R_L R₄

R_L R₄

Regulação Série Básica

Características:

I_R2 = I_R3  10* I_bQ2 Transistores:

I_C1 = I_L I_B1 = I_L/ ₁

I_C2  I_B1

I_B2 = I_C2 / ₂

Assim:

I_B2 = I_L/₁/ ₂ = I_L / ₁ .₂ Resistores:

R₃ = (V_z+V_be) / I_R3 R₂ = (V_Saida – V_R3) / I_R2 R₄ = (V_z-V_Z) / I_R4

R_1Max = (V₊ - V_Saida - V_be)/(I_zmin+I_L/h_FE1min)

Considere: V_be = 0,7 V 0,7V

0,7V

I_L = 100 mA

V_Z = 5,1V

(+15V)

=100

=100

Curva de carga



Curva de carga do transistor

V₊ = I_E.R_L+V_ce; mas I_C  IE => V₊ = I_c.R_L+V_ce

 Lembrando que:

 I_C = I_b*

a) Cálculo I_C (corrente de saturação), fazemos V_CE = 0:

I_C= (V₊ - V_CE)/R_L

b) Cálculo V_CE, para I_C =0, I_b =0:

VCE = V+

Fonte de Corrente



Não Regulada



Regulada



Série



Paralelo



Linear



Chaveada

Fonte de Corrente Básica

R1>>RL IL=V+/RL

I_L=V_R2/R₂

Considerar:

• IR1 = I_R3  10* I_bQ1

• I_bQ1 = I_L/h_femin

• R1 = (V_R2+V_be)/ I_R1

• R₃ = V₊ - (V_R2+V_be)/ I_R3 I_bQ1

Atividades

Projetar as seguintes fontes de tensão:

V_Saida = 4,8V .. 5,2V I_Carga = 0 .. 20 mA Regulação Paralela

V_Saida = 5,6V .. 6,0V I_Carga = 0 .. 100 mA Regulação Paralela

V_Saida = 4,3V .. 4,7V I_Carga = 0 .. 100 mA Regulação Série

V_Saida = 9.8V .. 10.2V I_Carga = 0 .. 100 mA Regulação Série Projetar uma fonte de corrente de 20 mA:

Tensão de alimentação = 15 V