Fonte regulada Teoria, Notas de estudo de Eletrônica

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Eletrônica Eletrônica básica - Teoria

Fonte regulada com

comparador

Fonte regulada com comparador

© SENAI-SP, 2003

Trabalho editorado pela Gerência de Educação da Diretoria Técnica do SENAI-SP, a partir dos conteúdos extraídos da apostila homônima Fonte regulada com comparador - Teoria. SENAI - DN, RJ, 1986.

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Introdução

Esta unidade corresponde a um “fechamento” teórico e prático de uma etapa do curso de eletrônica.

Através do circuito da fonte regulada com comparador serão reunidos, em uma única montagem com aplicação prática, um circuito retificador, o filtro e o estágio regulador de tensão com comparador.

É importante observar como os circuitos são reunidos, como peças de um quebra- cabeça, formando um conjunto único.

O objetivo maior desta unidade é justamente desenvolver uma habilidade em identificar, num circuito completo, os “pequenos circuitos” que o compõem.

Esta habilidade é indispensável àqueles que desejam fazer a manutenção em equipamentos eletrônicos.

Pré-requisitos

Para ter sucesso no desenvolvimento dos conteúdos e atividades desta unidade você já deverá ter conhecimentos relativos a:

• Retificação e filtragem;
• Estabilização com diodo-zener;
• Regulação de tensão à transistor;
• Comparador à transistor.

Fonte regulada com

comparador

É um circuito eletrônico destinado a fornecer um valor de tensão contínua constante na saída, embora as correntes da carga e a tensão de entrada variem dentro de um limite pré-estabelecido.

As fontes reguladas com comparador são uma versão “mais elaborada” dos circuitos reguladores convencionais, sendo utilizadas para alimentação de equipamentos que necessitem uma grande estabilidade nas tensões de funcionamento.

Diagrama em blocos A figura abaixo apresenta o diagrama em blocos completo de uma fonte regulada com comparador.

Os três primeiros blocos representam a transformação da tensão alternada da rede em tensão contínua filtrada.

A conversão de nível é feita para que se obtenha o valor de tensão alternada necessário na retificação, a partir das tensões padronizadas das redes elétricas (110V, 220V ou 380V).

A retificação consiste na transformação da tensão alternada em contínua pulsante, através dos diodos, ligados de forma a fornecer meia-onda ou onda completa.

A filtragem tem por objetivo aproximar a forma de tensão de saída da retificação de uma tensão contínua pura.

O bloco denominado “comparação” representa o circuito que recebe as tensões de amostra e referência, comparando-os e apresentando na saída uma tensão proporcional a diferença entre as duas entradas.

O circuito comparador, em geral, atua também como amplificador da diferença entre amostra e referência.

O bloco denominado “controle” representa o transistor regulador, que recebe na base a tensão de saída do comparador e realiza a correção na tensão de saída da fonte.

A compreensão da finalidade de cada um dos blocos, bem como a identificação de cada um dos seus componentes é muito importante, na medida em que facilita a manutenção e reparo da fonte regulada.

Circuito da fonte regulada As figuras abaixo apresentam o diagrama de blocos e o circuito real completo de uma fonte regulada com comparador, com os diversos blocos identificados.

Amostragem Em um circuito de fonte de alimentação o “sinal” de saída é a tensão CC fornecida.

O trimpot permite que a tensão de saída da fonte seja ajustável dentro de certos limites.

Referência Nos circuitos de fontes de alimentação a referência consiste de um valor de tensão constante, independente das variações da carga ou da entrada. Utiliza-se, neste caso, o diodo-zener como fornecedor da tensão de referência:

A figura abaixo mostra duas formas de obtenção da tensão de referência.

Comparação Nos circuitos de fontes de alimentação o bloco do circuito comparador está posicionado conforme mostra a figura abaixo.

A função de comparação pode ser executada por apenas um transistor ou por circuitos mais elaborados.

Quando o transistor é empregado como comparador a tensão de referência é aplicada ao emissor e a amostra a base.

A corrente drenada pelo coletor do transistor comparador depende da diferença entre amostra e emissor (que estabelecem o VBE do transistor).

Controle O elemento de controle interpreta o sinal proveniente do comparador e efetua a correção de forma a manter a tensão de saída constante.

A figura a seguir mostra os componentes do bloco de controle.

O transistor de controle sofre variações na tensão coletor-emissor (V (^) CE ) de forma que a tensão de saída seja sempre constante.

Princípio de funcionamento O princípio de funcionamento pode ser analisado sob dois aspectos distintos:

• Funcionamento com variação na tensão de entrada;
• Funcionamento com variação na corrente de carga.

Entretanto, a elevação na tensão de saída faz com que a tensão fornecida a base de T 2 pelo circuito de amostragem se eleve, resultando numa elevação da tensão VBE do transistor comparador.

A tensão VBET2 mais elevada provoca uma corrente de base maior no transistor T 2 e consequentemente ocorre um aumento na corrente drenada pelo coletor deste transistor.

Com o aumento na corrente de coletor de T 2 o seu VCE que havia aumentado diminui novamente fazendo com que a tensão na base do transistor de controle retorne ao valor bem próximo do original.

Resumindo:

Se, por outro lado, a tensão de entrada diminui, o comportamento do circuito é:

Supondo que a resistência da carga caia para 20Ω. Inicialmente os 500mA entregues pela fonte circulando sobre 20Ω de carga provocam uma tensão de saída de 10V. VS = I (^) RL. RL VS = 0,5A. 20Ω = 10v

Existe, portanto “uma tendência” da tensão de saída em cair de 12V para 10V. Entretanto, assim que a tensão cai abaixo de 12V verifica-se que:

Como a corrente que entra em R 1 é constante, verifica-se:

A maior corrente de base é amplificada por T 1 , aumentando a corrente de carga e elevando a tensão de saída ao seu valor nominal.

Conclui-se que com a redução da resistência de carga existe uma tendência de queda na tensão de saída que é corrigida pelo próprio circuito.

A seguir o resumo do comportamento do circuito.

Quando a resistência de carga aumenta, o raciocínio é inverso (acompanhe observando).