A maior parte do IC integrado requer uma tensão constante com a qual pode operar. Seja uma porta lógica simples ou um microprocessador complexo, eles têm a sua própria tensão operacional. As tensões de operação mais comuns são 3,3 V, 5V e 12V.embora tenhamos baterias e Adaptadores de corrente contínua que poderiam atuar como uma fonte de tensão, na maioria das vezes eles não podem ser diretamente conectados ao nosso projeto de circuito, uma vez que a tensão a partir deles não é regulada.,por exemplo, temos uma bateria 9V, mas precisamos de activar um relé 5V, que obviamente funciona em 5V. O que fazemos aqui?
o que é o regulador de tensão e por que o usamos?lembra-se dos seus dias de escola, ensinaram-nos que as resistências diminuem a voltagem. Não seria uma solução simples usar resistências para baixar a voltagem de acordo com a lei Ohms? Mas as resistências diminuem a voltagem dependendo da corrente que flui através delas. No momento em que o seu componente começa a desenhar menos corrente, a voltagem dispara e mata-A.,
Você precisa de algo melhor – a tensão não deve depender da Corrente de carga, pelo menos não muito. A próxima solução mais simples que vem à sua cabeça é o divisor de voltagem. Isto precisa de duas resistências, mas se puderem ser apertadas, mais vale que funcionem. Outro problema irritante-no momento em que o seu componente começa a desenhar demasiada corrente, a saída do separador sags – o resistor superior não é capaz de acompanhar a procura actual. Agora você realmente começa a desejar ter aprendido sobre isso na escola., Você poderia corrigir isso baixando os valores do resistor, mas isso faria com que as duas resistores desenhassem demasiada corrente, provavelmente arruinando seu orçamento atual e ficando muito quente com o risco imediato de fracasso.o que mais poderia ser feito? Amplificação! Claro que tiveste de passar horas a dar aulas sobre isso! Por que não adicionar um transistor NPN como um seguidor de voltagem? O viés divisor de voltagem poderia ser conectado à base, a entrada de 12V rail para o coletor e a saída para o componente para o emissor, e bingo, você resolveu o problema!,
claro, a correção funciona, mas deixa você com um sentimento irritante-você usou três partes, e ao testar você descobre que falhas no trilho de fornecimento 12V são replicados perfeitamente na saída. Claro, isto é um amplificador, não tem a inteligência para auto-compensar. Você poderia substituir o resistor inferior do divisor de tensão por um diodo Zener, mas a corrente necessária para influenciar corretamente um Zener (contra coisas como coeficientes de temperatura e deriva) é quase tanto quanto o seu componente consome – o que é completamente inútil.,não há uma maneira melhor de fazer isto? Não há uma caixa negra mágica que continha tudo o que era necessário para deixar cair uma voltagem de forma eficiente? Milhões de EEEs ao redor do mundo têm sido através de períodos semelhantes de estresse (incluindo eu!). Claro, nem todos os problemas estão associados com a queda de voltagens, mas situações semelhantes são comuns é laboratórios EEE em todos os lugares!
mas você está com sorte-o componente exato que você precisa existe. Na verdade, é uma das primeiras implementações comerciais da tecnologia IC (além de op-amps) – o humilde regulador de voltagem.,se alguma vez olhar através da ficha de um regulador de voltagem, ficará espantado com os circuitos com que foram embalados para deixar cair uma voltagem e mantê – la limpa – um regulador de voltagem estável, amplificadores com feedback e compensação e um estágio de potência meio decente. Claro, se conseguimos colocar tanta tecnologia nesses nossos telefones, porque não alguma regulação de voltagem num bom pacote para 92?
eles continuam a melhorar a cada dia – alguns deles consomem não mais do que alguns nanoamps, ou seja, um milionésimo de um milionésimo de um amp!, Melhor ainda, outros vêm com curto – circuito e proteção Sobre-temperatura-tornando-os infalíveis.reguladores de Tensão-um olhar mais atento
como vimos na seção acima, o trabalho principal de um regulador de tensão é baixar uma tensão maior para uma menor e mantê-la estável, uma vez que essa tensão regulada está sendo usada para a potência (sensível) eletrônica.
um regulador de tensão é basicamente um seguidor de emissor beefed up, como descrito acima-um transistor conectado a uma referência estável que cospe para fora uma tensão constante, deixando o resto.,
eles também têm um amplificador de erro incorporado, que mostra a tensão de saída (novamente através de um divisor), compara-a com a tensão de referência, calcula a diferença, e aciona o transistor de saída de acordo. Isto está muito longe de um divisor de voltagem, que reproduz fielmente o sinal de entrada, embora apenas uma magnitude menor. Você não quer uma ondulação AC sobreposta no seu corrimão de Voltagem DC.
é desejável ter um transistor com alto ganho, uma vez que os transistores de poder são uma enorme dor de conduzir, com ganhos patéticos na faixa de dois dígitos., Isto foi superado usando transístores Darlington e mais recentemente MOSFETs. Uma vez que estes tipos requerem menos corrente para conduzir, o consumo corrente global diminui. Isto é complementado pelo fato de que a referência de tensão utilizada internamente também consome muito pouca corrente.
a corrente que o regulador consome para conduzir todo este circuito interno quando a saída não está carregada é chamada de corrente quiescente. Quanto mais baixa for a corrente silenciosa, melhor.,
a forma como estes reguladores são construídos tem três transistores na fase de saída de energia – dois deles em uma configuração de Darlington e o outro como um dispositivo limitador de corrente. As sucessivas junções CE somam-se a uma queda de tensão de cerca de 2V através do regulador.
Esta tensão é conhecida como a tensão de saída, a tensão abaixo da qual o regulador deixa de regular.
Você pode encontrar dispositivos chamados LDOs ou reguladores de baixa queda de tensão com uma queda de cerca de 0,4 V, uma vez que eles usam um interruptor MOSFET.
três reguladores terminais
fala o suficiente, agora para os números reais de peças.,
A série mais comum de Reguladores de tensão é a série 78XX. Os dois dígitos após os 78 representam a tensão de saída do regulador, por exemplo, o 7805 é um regulador 5V e o 7812 é um regulador 12V. As tensões de saída disponíveis com reguladores fixos abrangem uma grande gama de 3,3 V A 24V, com valores agradáveis como 5V, 6V, 9V, 15V e 18V disponíveis.
Esta série de reguladores são excelentes para a maioria dos propósitos, eles podem lidar com até quase 30V na entrada e dependendo do pacote, até corrente de saída 1A., Eles são excepcionalmente simples de usar-conectar o pino de entrada à tensão de entrada e o pino de saída para o dispositivo que precisa da menor voltagem e, claro, o pino do chão para o chão.
aqui capacitores de dissociação são opcionais, uma vez que os amplificadores de feedback ‘rejeitam’ a ondulação de entrada e ruído, certificando-se de que eles não passam para a saída. No entanto, se o seu dispositivo desenha mais do que algumas dezenas de miliamperes, pelo menos 4,7 uF na entrada e saída é recomendado, de preferência em cerâmica.
uma coisa interessante que as pessoas fazem é fazer Carregadores de telefone primitivos usando esses reguladores., Basta ligar uma bateria 9V à entrada e um conector USB apropriado para a saída e voila, você tem um carregador de telefone de emergência. Esta construção é bastante robusta, por causa da proteção térmica construída no chip.
uma coisa boa sobre estes tipos de Reguladores de tensão é que os pinouts são quase universais, então plug in replacements são possíveis. Hoje em dia, a maior parte dos pacotes “transistores” de PCB são reguladores de tensão que podem ser captados para outros projectos por serem tão fáceis de utilizar.,
aumentando a corrente de saída dos reguladores de tensão
uma limitação que supera rapidamente a utilidade é a corrente de saída, que é severamente limitada pelo pacote e a forma como o pacote é montado.
existem variantes de alta corrente destes reguladores, mas eles são difíceis de encontrar.
os únicos dispositivos capazes de cuspir correntes altas são conversores de comutação DC-DC, mas os valores de ruído de saída são terríveis.
projetar seu próprio regulador linear de alta corrente é possível, mas você acabará por se deparar com todos os problemas mencionados acima.,
felizmente, há uma maneira de’ sequestrar ‘ um regulador padrão com algumas peças adicionais e aumentar a corrente de saída.
a maioria destas modificações envolve a adição de um transistor de bypass através do regulador e a condução da base com a entrada, como mostrado na figura abaixo.três reguladores terminais são muito agradáveis e fáceis de usar, mas e se quiser uma tensão de saída não-padrão como 10,5 V ou 13V?,
é claro que é mais ou menos possível sequestrar reguladores fixos, mas o circuito necessário é bastante complexo e bate o principal propósito da simplicidade.existem dispositivos
que podem fazer o trabalho para nós, sendo o mais popular o LM317.
o LM317 é como qualquer outro regulador linear com uma entrada e um PIN de saída, mas em vez de um PIN de terra há um pin chamado ‘ajuste’. Este pino é projetado para obter feedback de um divisor de tensão através da saída de modo que o pin é sempre a 1.,25V, variando os valores de resistência podemos obter diferentes tensões. A ficha técnica diz mesmo: “elimina a armazenagem de muitas tensões fixas”, mas é claro que isto só se aplica se se puder dar ao luxo de ter essas duas resistências a bordo.
uma coisa boa sobre reguladores ajustáveis como este é que com uma pequena mudança na configuração eles podem servir como fontes de corrente constante também.
ligando um resistor ao PIN de saída e o pin de ajuste à outra extremidade do resistor, como mostrado na figura, o regulador tenta manter uma constante 1.,25V através do resistor de saída e, portanto, uma corrente constante na saída. Este circuito simples é bastante popular com a comunidade de laser de díodos.os reguladores fixos também podem fazê-lo, mas as tensões de saída são excessivamente elevadas (na verdade, a tensão de saída nominal). No entanto, eles vão trabalhar num aperto, se estivermos desesperados.
limitações do regulador de tensão
A maior vantagem dos reguladores lineares é a sua simplicidade; nada mais precisa ser dito.
no entanto, como todos os bons chips eles vêm com seu próprio conjunto de limitações.,os reguladores lineares funcionam como uma resistência variável com feedback, deixando cair qualquer tensão não necessária. Ao desenhar a mesma corrente que a carga. Esta energia desperdiçada é convertida em calor, tornando estes reguladores quentes e ineficientes em altas correntes.
Por exemplo, um regulador de 5V com uma entrada de 12V rodando em 1A tem uma perda de energia de (12V – 5V)*1A, que é 7W! É uma grande quantidade de energia desperdiçada, e a eficiência é apenas de 58%!assim, em diferenciais de alta tensão de entrada-saída ou em altas correntes, os reguladores têm uma patética eficiência energética.,
o problema de tensão diferencial de entrada-saída pode ser superado usando mais de um regulador em série com voltagens de saída decrescentes (até o valor de tensão desejado) de modo que a tensão é derrubada em etapas. Enquanto a Dissipação total de energia é a mesma que ter um regulador, a carga de calor é espalhada por todos os dispositivos, diminuindo a temperatura total de funcionamento.