Fontes de Alimentação

1. Fontes de Alimentação Prática de Laboratório

2. Tipos de Fontes • Fonte de Tensão • Baixa Impedância de Saída • Corrente varia, Tensão constante • Fonte de Corrente • Alta Impedância de Saída • Tensão varia, Corrente constante

3. Fonte de Tensão • Não Regulada • Regulada • Paralelo • Série

4. Elemento de controle Circuito de amostragem Elemento comparador Sinal de realimentação Regulador de tensão tipo Paralelo Tensão não regulada Tensão regulada RS VOUT VIN Tensão de referência

5. VSaidaMax = VZ =tensão zener • Resistência série R1max= (V+-Vz)/ (Ilmax + Izmin) Regulação Paralelo Básica (01) • Características: • Tensão de saída: VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL) Vsaida RL

6. Rsmax= (V+-Vz-Vbe)/ (Ilmax + Izmin) Tensão de referência VSaidaMax = VZ + Vbe VSaidaMin = V+ * RL/(R1+RL) IL IS Ic • IL = VL/RL (corrente de carga) • IS = (V+ - VL)/R1 (corrente da fonte) RL • IC = IS -IL - IZ (corrente de coletor) Regulação Paralelo Básica (02) • A tensão na carga é determinada pelo diodo zener e pela tensão de base-emissor do transistor. • Funcionamento básico: • 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. VL Ib VCE Vbe R2 Considere: Vbe = 0,7 V

7. IC= (V+/RS) • VCE = V+ Comportamento do circuito 1. Levantar a curva de carga do transistor V+ = Is.Rs+Vce => V+ = (Il+Ic+IZ).Rs+Vce 2. Lembrando que: • IC = Ib* 3. Comportamento de IC e VCE: a. Cálculo IC : IC + IZ = (V+ - VCE)/RS – IL => IC + IZ = (V+ - VCE)/RS – IL IC= [(V+ - VCE)/RS – IL] - IZ; Corrente máxima (saturação) (IL=0 e VCE = 0); IC= [(V+/RS)] • b. Cálculo VCE: • VCE = V+ - [IC + IZ+IL] RS • VCE máximo, com IC =0, Ib =0; IZ=0;IL=0; • VCE = V+

8. IL IS Ic RL Ib VL VCE Vbe R2 Regulação Paralelo Básica (Exemplo) VSaidaMax = VZ + Vb = 5,1+0,7=5,8V IL = 100 mA RL = VL/IL= 5,8V/100mA = 58  R1 = V+-VL/IS = (15-5,8)V/100mA= 92  IS = IL+IC +IZ β 240 • Requisitos da Fonte de tensão: • VSaida = 5,6V .. 6,0V • ICarga = 0 .. 100 mA • Regulação Paralela • Dispositivos: • Diodo zener BZX55C – 5V1 • Transistor BC546 1. Corrente do coletor: IC= [(V+ - VCE)/RS – IL]-IZ; IC  (5,8 - VCE)/92- IL -IZ => IC  0,063 – 0,01 VCE – [IL +IZ]=> IC  (0,063 – 0,01 VCE – [IL +IZ])A IZmin = 5mA Ib << IZ 2. Tensão de Coletor: VCE = V+ - [IC +IZ+IL] RS VCE  5,8 – [IC +IZ+ IL] 92 V

9. RL Regulação Paralelo Básica – circuito alternativo • Com carga máxima, a idéia é não permitir a polarização da junção VBE, ou seja, R2.I1 <0,7. Onde a 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 R2.I1 torna-se maior que 0,7 V, permitindo condução no transistor e por conseguinte uma dissipação maior de potência. IL IS VSaidaMax = VZ + Vb = 5,1+0,7=5,8V IL = 100 mA RL = VL/IL= 5,8V/100mA = 58  R1 = V+-VL/IS = (15-5,8)V/100mA= 92  IS = IL+IC +Ib R2  VBE/IZmin Ic Ib VL  I1 Vbe R2

10. Regulador de tensão tipo Série Tensão regulada Tensão não regulada Elemento de controle Circuito de amostragem Elemento comparador Tensão de referência

11. RL Regulador de tensão tipo Série • Se a tensão de saída diminui, a 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.

12. Curva de carga IC= V+/RL • Curva de carga do transistor V+ = IE.RL+Vce; mas IC IE => V+ = Ic.RL+Vce • Lembrando que: • IC = Ib* Cálculo IC : IC= (V+ - VCE)/RL Corrente de saturação (fazemos VCE = 0): IC= (V+ - VCE)/RL => IC= V+/RL Cálculo VCE: VCE= (V+ - ICRL) para IC =0, Ib =0: VCE = V+ VCE = V+

13. IC= (V+ - VCE)/RL R1Max = (V+ - Vz) /(Izmin+ILmax/βmin) VBE VSaida = Vz - Vbe IB =ILmax / Elemento série de controle IZmin RL VZ Tensão de referência Regulação Série Básica (exemplo) • Requisitos da Fonte de tensão: • VSaida ; ICarga • Regulação série • Dispositivos: • Diodo zener • Transistor VCE= (V+ - ICRL) Considere: Vbe = 0,7 V

14. RL = VL/IL = 44  Regulação Série Básica 1. VL = (Vz-Vbe) =5,1-0,7 = 4,4 V 2. VCE = V+- VL = 15 - 4,4 = 11,6 V 3. IR = (10-5,1)/520 = 10 mA R1 = (10-5,1)/10mA R1 = 520 R1  520  V+ = 15 V VCE IE = IC = IL=100mA VL = (Vz-Vbe) = 4,4 V IR VBE Para RL = 10  IL = VL/ RL = 440 mA IB = IE/β = 4,4 mA IZ = IR- IB = (8,2-4,4)mA = 7,8 mA IB = IE /  IZ 5,1V Considere: Vbe = 0,7 V  = 100

15. R4 RL Regulação Série Básica(circuito alternativo) • Requisitos da fonte: • VSaida = 9.8V .. 10.2V • ICarga = 0 .. 100 mA • Regulação Série • Dispositivos: • Diodo zener BZX55C – 5V1 • Transistor BC546

16. Regulação Série Básica Características: IR2 = IR3 10* IbQ2 Transistores: IC1 = IL IB1 = IL/ 1 IC2 IB1 IB2 = IC2 / 2 Assim: IB2 = IL/1/ 2 = IL / 1 .2 Resistores: R3 = (Vz+Vbe) / IR3 R2 = (VSaida – VR3) / IR2 R4 = (Vz-VZ) / IR4 R1Max = (V+ - VSaida - Vbe)/(Izmin+IL/hFE1min) (+15V) IL = 100 mA =100 0,7V =100 R4 0,7V RL VZ = 5,1V Considere: Vbe = 0,7 V

17. Curva de carga • Curva de carga do transistor V+ = IE.RL+Vce; mas IC IE => V+ = Ic.RL+Vce • Lembrando que: • IC = Ib* • Cálculo IC (corrente de saturação), fazemos VCE = 0: IC= (V+ - VCE)/RL • Cálculo VCE, para IC =0, Ib =0: VCE = V+