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Prática 3 - Eletrônica Analógica, Exercícios de Eletrônica Analógica

Prática 3 de Eletrônica Analógica

Tipologia: Exercícios

2021

Compartilhado em 04/10/2021

eduardo-holanda-3
eduardo-holanda-3 🇧🇷

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Universidade Federal do Cear´a
Departamento de Engenharia El´etrica
Disciplina de Eletrˆonica Anal´ogica
Pr´atica 3 - Fonte de Tens˜ao Regulada
a Diodo Zener
Aluno: Jos´e Eduardo Carvalho de Holanda
Professor: Wilkley Correia
Matr´ıcula: 471130
2 de setembro de 2021
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Universidade Federal do Cear´a

Departamento de Engenharia El´etrica

Disciplina de Eletrˆonica Anal´ogica

Pr´atica 3 - Fonte de Tens˜ao Regulada

a Diodo Zener

Aluno: Jos´e Eduardo Carvalho de Holanda Professor: Wilkley Correia Matr´ıcula: 471130

2 de setembro de 2021

Sum´ario

1 Introdu¸c˜ao 2

2 Pr´e-Laborat´orio 3

3 Question´ario 5

2 Pr´e-Laborat´orio

  • A tens˜ao m´axima no capacitor ser´a dada por:

VCmax = (VSpk − Vd) = (

2 − 0 , 7) = 16, 27 V

E a tens˜ao no resistor Rs ´e:

VRs = (VCmax − Vz ) = 16, 27 − 5 , 1 = 11, 17 V

Como IRs = IZproj = 0, 8 · IZmax, temos que

IRs = IZproj = 0, 8 · 196 mA = 157 mA

a) Para o resistor de carga, RL, ir´a variar de

RLmin =

Vz I 0 max

Vz 0 , 7 · IZmax

0 , 7 · 196 mA

RLmax = ∞ Para o resistor Rs, temos que:

Rs =

VRs IRs

157 m

Para a capacitˆancia do capacitor, temos:

C =

IZproj f r · ∆Vc

157 m 60 · 0 , 15 · 12

= 1, 027 mF

b) Abaixo, a tabela 1 ´e preenchida com os valores calculados acima. A seguir, a segunda parte da tabela I:

Especifica¸c˜ao dos Componentes Componente S´ımbolo Valores dos componentes adotados Capacitor [μF ] C 1. Resistor S´erie [Ω] Rs 71, Resistor de Carga M´axima [Ω] R 0 max ∞

Tabela 1: valores dos componentes adotados.

Grandezas el´etricas do circuito Grandezas Te´orico Simulado IZproj [mA] 157 155, ∆Vc [V ] 2,52 2, ∆V 0 [V ] 0 0, VDpiv -33,21 -32,

Tabela 2: grandezas el´etricas do circuito

c) Abaixo, segue a tabela II do relat´orio preenchida.

I 0 (mA) V 0 (V ) - Te´orico R 0 Ω - Te´orico V 0 (V ) - Experimental 0 5,1 ∞ 5, 10,0 5,1 510 5, 30,0 5,1 170 5, 50,0 5,1 102 5, 70,0 5,1 72,86 5, 90,0 5,1 56,67 5, 100,0 5,1 51,00 5, 120,0 5,1 42,50 5, 140,0 5,1 36,43 5, 160,0 5,1 31,88 4,

Tabela 3: Tabela II preenchida

Figura 3: Gr´aficos com filtro capacitivo

Em rela¸c˜ao aos resultados, pode-se perceber que, com o filtro capaci- tivo, o valor m´edio e o valor eficaz ficam muito pr´oximos, por conta da regula¸c˜ao da tens˜ao. Em contrapartida, sem o filtro capacitivo, o valor m´edio e o eficaz se distoam bastante.

  1. O diodo zener e o LM7805 s˜ao utilizados para controlar a tens˜ao de sa´ıda de um circuito, enquanto o regulador shunt TL431 ´e um circuito integrado que gera uma tens˜ao de referˆencia program´avel. Na maioria dos modelos, pode-se gerar uma tens˜ao de referˆencia em uma faixa de 2,35 a 36 V. O TL431 possui trˆes pinos, um de referˆencia, um anodo e outro catodo. Sua composi¸c˜ao ´e dada por um amplificador operacional, um gerador de referˆencia e um transistor driver. Outros transistores com capacidade diferente de corrente e ganho equivalente podem ser usados na mesma configura¸c˜ao. A rela¸c˜ao entre os resistores de sa´ıda determina a tens˜ao. Esses componentes podem ter seus valores alterados caso o leitor deseje programar a tens˜ao de sa´ıda para outro valor.

Figura 4: TL431 mostrado no circuito. Na configura¸c˜ao apresentada na figura, o circuito TL431 ´e usado como referˆencia para um bloco que fornece uma tens˜ao de sa´ıda de 24 V sob corrente at´e 2,5 A.

  1. – Fonte Regulada Linear: Essa fonte ´e veemente usada nas redes el´etricas atuais, seja em 110 Vrms ou 220 Vrms. Para escolher entre essas fontes, ´e necessaria uma chave seletora, al´em de enrolamen- tos tanto para a entrada em 110 Vrms quanto para 220 Vrms. A rela¸c˜ao da tens˜ao prim´aria e a secund´aria ´e dada pela raz˜ao entre as duas (o n´umero de rolamentos em cada indutor e para a tens˜ao no secund´ario ser 12 VRM S , temos a rela¸c˜ao N 1 /N 2 = 220/12). Na introdu¸c˜ao desta pr´atica, foram revelados os passos utilizados para retificar uma tens˜ao de entrada senoidal.

Figura 5: Fonte linear

  • Fonte Chaveada: De forma simplificada, significa que ela possui um circuito integrado usado para que ela regule a tens˜ao de sa´ıda de forma a atender as demandas de todo o sistema. Al´em do uso em computadores, essas fontes s˜ao usadas em som automotivo, consoles de videogame e computadores, por exemplo. O uso de circuitos embutidos faz com que as fontes chaveadas sejam meno- res e permite que elas dissipem potˆencias maiores (significa que ela pode ser usada para sistemas que exijam mais energia para fun- cionar). Como dissipa mais energia, esse tipo de fonte costuma produzir calor (como a fonte do seu notebook) e, em alguns ca- sos, ru´ıdos sonoros. Al´em disso, como sua complexidade ´e alta, se algum componente interno exercer algum defeito, muito prov´avel que precise descartar essa fonte e comprar uma nova.

Figura 6: Fonte chaveada