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ANALÓGICA
Diodos
Quando a
tensão inversa
que é aplicada a um
diodo se aproxima do limite de ruptura, começa a
passar corrente no "sentido proibido" da união.
Esta corrente pode não ser desejada e danificar o
componente, mas também pode ser
utilizada
com
outros fins.
efeito Zener
deve-se a fenômenos
físicos,
chamados "efeito avalanche"; este último pode-se
controlar dosificando com exatidão as impurezas
que estão no silício. Os
diodos Zener
aproveitam
especialmente o segundo efeito, de modo que dei-
xam passar a corrente inversa a partir da tensão
desejada, por exemplo 5,6 V.
IfnfF
I
Uma
limita~ão
dos diodos pode chegar a ser uma
caraterlstka
interessante para regu r uma tensão
o
TENSÃO E CORRENTE
Em
conduçao direta,
isto é, com o positivo aplicado
no anodo, um diodo zener comporta-se como um
diodo normal, deixando passar a corrente.
Invertendo
a tensão passa; como sempre, só a míni-
ma corrente de perda,
enquanto a tensão aplicada
se mantém baixa.
Quando
a tensão se aproxima do valor de zener, a
resistência
do dispositivo desce bastante e, portanto,
a corrente sobe rapidamente, como mostra a figura.
Tensão
inversa
Corrente
direta
Como um
diodo
normal
Tensão
de Zener
----='r-----+""'-----------I~~
Tensão
direta
Símbolo
Quando a tensão inversa atinge o valor de
"ruptura"
Zener, a
corrente
aumenta
bruscamente.
Corrente
inversa
ESTABILlZADOR DE TENSÃO
A
utilização mais importante do diodo Zener é como
regulador
da tensão. Está polarizado inversamente
com uma resistência em série como mostra a figura.
A tensão que se detecta
à
saída
é igual ao valor de
Zener: se fosse superior. O diodo Zener absorveria
mais corrente, provocando assim uma queda maior
na resistência e reduzindo também a própria tensão.
O fato
mais importante
é
que a
tensão
da saída não
se vê afetada (pelo menos
teoricamente)
pelas
va-
riações
da alimentação: sejam de 10 ou de 20 V, na
saída existem sempre os 4,7
V
do diodo Zener.
+12V
1 KQ
.------l~
4,7V
Gerador da tensão
estabilizada com uma
resistência ligada
em
série
a
um diodo
Zener.
Diodo
Zener
de 4,7V
1
ude
4
53
ANALÓGICA
~ontes
de
alimenta~ão
estabilizadas
o
Zener
e os transistores
permitem obter uma tensão independente da carga
Em uma fonte de alimentação, as alterações na
absor-
ção da corrente
praticadas pela carga podem causar
variações da tensão e zumbidos de
fundo.
Suponhamos, por exemplo, que os enrolamentos do
transformador e os diodos rediretores têm,
no total,
uma
resistência interna
de 0,5
Q.
Uma
variação da (carga corrente absorvida) de 5
A
ocasiona uma variação da
tensão
de 5 x 0,5
=
2,5 V:
totalmente inaceitável se o circuito está alimentado por
uma tensão estável, por exemplo 5 V.
OR
Ponte
dos
diodos
L
(Carga)
Fonte de alimentação
não estabilizada,
a
tensão da saída altera-
se
tanto quando varia
a
da
entrada,
como
a
carga R
L•
LIMITES DO 01000 ZENER
+12V
12V - 4,7V = 7,3V [100
7,3V/100
=
O,73A
'---'--I~
4,7V
estabilizador simples da pagina anterior, formado
por uma
resistência
e um diodo
Zener,
é
aceitável para
cargas muito
leves.
Se a carga necessitasse apenas de 1 mA, na
resis-
tência R
1 (de
1
KQ,
ver página anterior) cairiam
10
V e
a tensão da saída
baixaria
a 2 V, muito mais baixa do
que o valor desejado.
Reduzir o
R1
como mostra a
figura, resolveria
o pro-
blema, ao mesmo tempo que se criava outro:
em
vazio,
ou seja, na ausência da carga, a corrente no
diodo (e portanto a sua
dissipação)
seria elevada.
o
°
0,73A
x
4,7V
=
[4,7V
=
3,43W
Diminuindo
o
valor
da resistência proporciona-se mais corrente,
mas sem
a
carga
a
dissipação no diodo
sobe
bastante.
UM TRANSISTOR PARA POTENCIAR
Em vez de aumentar a dissipação no diodo Zener,
pode-se utilizar um
transistor
como seguidor do emis-
sor tal como mostra a figura.
estabilizador do diodo Zener deve unicamente
proporcionar a
corrente da base
do transistor, que se
ocupa de regular a corrente principal.
A tensão da saída
estabiliza-se
com a do diodo Zener,
menos a da base-emissor (mais ou menos 0,65 V):
que permite ao transistor mantê-Ia constante.
Fonte
de alimentação estabilizada
com
o
Zener
e o
transistor:
o
primeiro
estabiliza
a
tensão,
o
segundo proporciona
a
corrente para
a
carga R
L•
Mais
ou
menos +5V,
estabilizados
Carga
+12V
o
54
Dissipa~ão
no rfCJulador
Asfontes de
alimenta~ão
estabilizadas do tipo
linear
desaproveitam muita energia em forma de calor
o
estabilizador do diodo
Zener
e
Este
fato implica um
desaproveitamento
do
transistor
é do tipo
linear:
comporta-se
como
uma resis-
tência variável, que regula a
corrente de modo que a tensão
se
mantenha
constante.
Como o regulador deixa passar
corrente através do transistor,
nos seus extremos existe uma
tensão que
dissipa potência
e
portanto aquece.
de energia e um
aquecimento
do
próprio transistor,
necessitando
talvez
dissipadores metálicos.
Veremos
como os reguladores
mais
complexos
de comutação
resolvem
o
problema com uma técnica radicalmen-
te diferente.
produzido
no
transistor regulador
extrai·
se
para manter
a
união com uma temperatura
aceitável.
o
calor
QUEDA NO REGULADOR
Para
minimizar
a queda
de tensão,
e
portanto
o
aquecimento, a tensão da entrada
deve
ser baixa em-
bora mantendo-se compatível com o
funcionamento
do circuito.
A
tensão da entrada
ideal é aproximadamente a de
um par de volts mais do que a da saída, sendo
suficiente para o estabilizador do diodo Zener e para
a queda base-emissor.
Infelizmente, a tensão da
rede
da qual provém é
variável (por exemplo
de
195
V
a 245
V):
o circuito
deve funcionar
no pior dos casos,
com uma tensão
mínima.
Dissipação do
transistor estabilizador
no
pior dos casos:
máxima
tensão
na
entrada, máxima
corrente
na
saída.
Para o aquecimento,
pior
caso é o contrário: máxima
tensão
da rede e
máxima
necessidade da corrente por
parte da carga.
+12V
1 KQ
12V - 5V
=
7V
]
7V x
2A
=
14W no regulador
+5V
5V
/2,5Q
=
2A
] 5V
x
2A = 10W na carga
LIMITES DA REGULAÇÃO
A
regulação
quando varia a carga é quase sempre
imperfeita, devido
à
corrente da base e da resistência
interna
do
transistor.
seria introduzir uma
retro-alimentação,
ou
seja, controlar a tensão da saída e requlá-la: veremos
a seguir como podemos obtê-Ia.
-
o
melhor
Existem reguladores
integrados.
da tensão
lineares
na
forma dos circuitos
55
ANALÓGICA
P.rot.~ãodos
alim.
No
caso do
curto-circuito,
o transistor regulador
procura que a tensão suba deixando passar mais
corrente, até que se coloca
na
condução completa.
Portanto, passa toda a
corrente
que a entrada pode
proporcionar, causando muitas vezes a
destruição
em poucos milisegundos do próprio transistor.
Menos drástica mas igualmente
prejudicial,
é
simplesmente uma
sobrecarga:
com mais corrente
do que a prevista, o transistor aquece demais e a
sua união estraga-se.
causado por uma corrente excessiva
é
o
primeiro problema das fontes de alimentação
estabilizadas
.
(necessário prevenir os problemas ocasionados pel s correntes excess'
com a finalidade de não provocar estrago .
#.
o
aquecimento
•
• •
+
Com uma resistência em série e um segundo tran-
sistor pode-se construir um
limitador
da corrente,
como o que se pode ver na
figura.
Se a corrente em Rs supera o valor máximo previsto,
a
tensão
nos seus extremos envia-o para 02, o que
impede
o envio da corrente posterior da base para o
regulador
01.
A
resistência em sene Rs calcula-se de forma a
proporcionar 0,65 V quando esta é atravessada pela
corrente
máxima
prevista. A sua presença complica
um pouco a regulação da tensão.
da corrente: com 3A, nos
extremos
do Rs há 3
V;
o
Q2
conduz
e
"subtrai-lhe" corrente
na
base do
QJ..
Limitação
Ql
Rs O,22Q
Circuito
limitador
da corrente
x
0,22 V
=
0,66
LIMITAÇÃO
TÉRMICA
Os alimentadores
do circuito integrado
estão quase
sempre protegidos
tanto
contra os curto-circuito
como contra o aquecimento.
Embora
a corrente seja limitada, o transistor regulador
aquece
bastante. Para evitar um aumento das di-
mensões
do seu dissipador, pode-se acrescentar uma
proteção baseada
na
temperatura.
Esta solução pode
tratar-se
de um simples interruptor
térmico (termostato)
ou de um circuito eletrônico mais
sofisticado.
Em
todo caso deve
apagar
a fonte se o
regulador
aquecer.
Resistência
sensível
à
temperatura, utilizada
por
exemplo
nos
circuitos de proteção
contra
o
aquecimento.
56

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

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