Fonte Regulada por Realimentação

Uma fonte ideal mantém a tensão de saída  constante para qualquer  valor de corrente fornecida à carga, isto por que a  resistência interna é nula. Na pratica, uma fonte de tensão sempre apresentará uma resistência interna de forma que a tensão de saída  diminui à medida que a corrente de carga aumenta. A regulagem por realimentação tem por objetivo tornar a tensão de saída  menos suscetível às variações  na entrada ou à qualquer distúrbio que possa causar variação na tensão  de saída (por exemplo variação de temperatura). A figura01 mostra o diagrama de blocos de uma fonte regulada por realimentação.

Figura01: diagrama de blocos de uma fonte regulada por realimentação

A seguir  um exemplo de circuito de fonte regulada por realimentação.

Figura02: Circuito de uma fonte regulada por realimentação.

 Para entender  o funcionamento da fonte, vamos supor que a tensão de entrada Ve, tenda a aumentar por algum motivo. As resistências R3 e R4  formam  um divisor de tensão (bloco amostragem de tensão), tal que podemos escrever:

Vx=K.Vs   (a tensão  Vx é proporcional  à tensão  de saída  se desprezarmos  o valor de IB2).

Como Vs aumentou, Vx também aumentará, como Vx está aplicada na base de Q2 ( amplificador de erro), podemos escrever:

Como V_z é constante  V_BE2 aumenta e o transistor Q2 conduz mais ( I_C2 aumenta e V_CE2 diminui). Com a diminuição de V_CE2 ,diminui o potencial da base de Q1 que em conseqüência conduzirá menos (I_C1 diminui), como Vs=R_L.I_L e como I_L depende de I_C1 Vs que inicialmente tinha aumentado tornará a diminuir por força da ação de regulagem do circuito. Caso a entrada tenda a diminuir o processo é contrário, isto é, o circuito tenderá a manter a saída  em um valor constante.

Exemplo de projeto:

Dimensionar os componentes de uma fonte regulada com as seguintes características

Ve=20V±5V   Vs=10V e RL=100 ohm

Inicialmente temos  IL=10V/100Ohms=0,1ª

Os transistores devem ser escolhidos levando-se em conta basicamente:

V_CEO=tensão máxima entre coletor e emissor com a base aberta

I_CM = ma’xima corrente de coletor

P_T =máxima potência dissipada pelo TR

O transistor Q1, regulador série, é o que deverá suportar os maximos limites, devendo ser  de média ou alta potência. O transistor Q2 que é o amplificador de erro  não precisa ser de alta potência. Escolhemos os seguintes transistores

Q1: BD137 (média potência) BC548 (baixa potência)

1. Transistor BD 137

Fazemos I_C1=I_E1=I2 + I3 + IL

Adotamos I2=I3 =IL/10=10mA l;ogo I_C1=120mA

Para I_C1=120mA das curvas caracteristicas  de coletor do BD obtremos I_B=1mA (aproximadamente)

2. Transistor BC 548  (Topo)

Adotamos I_C2=I_CM/10 para o BC 548 I_CM=100mA logo I_C2=10mA

Da curva que dá h_FExI_C entrando na curva típica obtemos h_FE (b)=315 logo

I_B2=10mA/315=32 mA e fazemos I_C2=I_E2=10mA

3.Diodo Zener

Adotamos V_z=V_s/10 neste caso V_z=5,6V I_Z=I_E2 +I₂ =20mA

P_z=5,6.20mA =0,11W, escolhemos o zener BZX C 5V6. Dados do fabricante: P_z=0,5W V_z=5,6V I_zmáx=90mA

4. Calculo de R2 :  R2 =(Vs – V_z)/I2 =(10 –5,6)/10mA=440Ohms

5. Cálculo de R1 :  R1 = (Ve – V_BE1 –Vs)/I1 = (20 –0,7 – 10)/(10+1)mA=845Ohms

6. Cálculo de R3 :  R3 = (Vs – Vx)/I3 =  ( Vs – Vz –V_BE2)/I3 = ( 10 – 5,6 – 0,7)/10mA=370Ohm

7. Cálculo de R4 : R4 = Vx/(I3 – I_B2) = ( Vz + V_BE2)/ (I3 – I_B2) = (5,6 + 0,7)/(10mA – 32mA)=632Ohms

Valores comerciais : R1 820 Ohms R2=470Ohms R3=330Ohms R4=560Ohms

É importante lembrar que os cálculos foram feitos para Ve=20V o Zener deve continuar a regular nos limites superior (25V) e inferior (15V).

(Topo)