Neste post aprendemos a fazer circuitos reguladores de tensão de 3,3V, 5V a partir de fontes de tensão mais altas, como 12V ou uma fonte de 24V sem CIs.
CIs lineares
Normalmente, uma tensão abaixadora de uma fonte de tensão mais alta é obtida usando um IC linear, como um IC regulador de tensão da série 78XX ou um conversor buck.
Ambas as opções acima podem ser opções caras e/ou complexas para obter rapidamente uma determinada tensão desejada para uma aplicação específica.
Diodos Zener
Os diodos zener também se tornam úteis quando se trata de obter uma tensão mais baixa de uma fonte mais alta, no entanto, você não pode obter corrente suficiente de um grampo de tensão do diodo zener. Isso acontece porque os diodos zener normalmente envolvem um resistor de alto valor para se proteger de altas correntes, o que restringe a passagem de corrente mais alta para a saída a apenas miliamperes, o que na maioria das vezes se torna insuficiente para uma carga associada.
Uma maneira rápida e limpa de derivar uma regulação de 3,3 V ou 5 V ou qualquer outro valor desejado de uma determinada fonte de tensão mais alta é usar diodos em série, conforme mostrado no diagrama a seguir.
Usando diodos retificadores para queda de tensão
No diagrama acima, podemos ver cerca de 10 diodos sendo usados para adquirir uma saída de 3V no extremo, enquanto outros valores correspondentes também podem ser vistos na forma de níveis de 4,2v, 5v e 6V nos diodos de queda relevantes.
Sabemos que normalmente um diodo retificador é caracterizado por cair cerca de 0,6 V sobre si mesmo, o que significa que qualquer potencial alimentado no ânodo de um diodo gerará uma saída em seu cátodo que normalmente seria aproximadamente 0,6 V menor que a entrada em seu ânodo.
Aproveitamos o recurso acima para atingir os potenciais de tensão mais baixos indicados a partir de uma determinada fonte mais alta.
Usando Diodo 1N4007 para Corrente de 1 Amp
No diagrama são mostrados os diodos 1N4007 que podem render não mais que 100mA, embora os diodos 1N4007 sejam classificados para lidar com até 1amp, é necessário garantir que os diodos não comecem a aquecer, caso contrário, isso resultaria na passagem de tensões mais altas .
Como o diodo aquece, a queda nominal começa a recuar para zero, é por isso que não se deve esperar mais do que 100 mA no projeto acima para evitar o superaquecimento e permitir uma resposta ideal do projeto.
Para correntes mais altas, pode-se optar por diodos de classificação mais alta, como 1N5408 (0,5 amp max) ou 6A4 (2 amp max) etc.
A desvantagem do projeto acima é que ele não produz valores de potencial precisos na saída e, portanto, pode não ser adequado para aplicações em que podem ser necessárias referências de tensão personalizadas ou para aplicações em que o parâmetro de carga pode ser crucial em termos de suas especificações de tensão.
Para tais aplicações, a seguinte configuração pode se tornar muito desejável e útil:
Usando um seguidor de emissor BJT
O diagrama acima mostra uma configuração simples de seguidor de emissor usando um BJT e alguns resistores.
A ideia é autoexplicativa, aqui o potenciômetro é usado para ajustar a saída para qualquer nível desejado desde 3V ou inferior ao nível máximo de entrada alimentado, embora a saída máxima disponível seja sempre menor que 0,6V que a tensão de entrada aplicada.
A vantagem de incorporar um BJT para fazer o circuito regulador de 3,3 V ou 5 V é que ele permite atingir qualquer tensão desejada usando um número mínimo de componentes.
Também permite que cargas de corrente mais altas sejam utilizadas nas saídas, além disso a tensão de entrada não tem restrições e pode ser aumentada conforme a capacidade de manuseio do BJT e por alguns pequenos ajustes nos valores dos resistores.
No exemplo dado, pode-se ver uma entrada de 12V a 24V, que pode ser adaptada a qualquer nível desejado, como 3,3V, 6V, 9V, 12V, 15V, 18V, 20V ou qualquer outro valor intermediário simplesmente pressionando o botão botão do potenciômetro incluído.
Regulador Estabilizado de 5V
O funcionamento do circuito regulador do transistor de 5V é o seguinte.
O resistor de 1k conectado entre o coletor/base do transistor BD131 normalmente significa que o BD131 sempre permanece no modo de condução.
No entanto, o diodo zener de 4,3 V ZD1 fixa a tensão de base do transistor 2N697 a aproximadamente 4,3 volts menor que a tensão do emissor do BJT BD131. O 2N697 começa a ligar assim que sua tensão básica atinge cerca de 0,6 V positivo em relação à tensão do emissor e, neste ponto, o emissor BD131 atinge um potencial de cerca de 4,9 V positivo.
Uma tensão elevada neste ponto permite que uma maior quantidade de corrente flua através do 2N697 (cada aumento de 80 mV na base de um transistor condutor permite que a corrente do coletor aumente em 10 vezes o valor), fazendo com que o transistor puxe mais corrente por meio de o resistor lk que consequentemente diminui a tensão base/emissor do BD131.
Ao fazer isso o circuito garante uma estabilização adequada em aproximadamente 4,9 V – 5,0 V. Outro diodo zener, ZD2 tem um valor de 5,6 V posicionado para segurança caso o BD131 funcione mal causando um curto-circuito. Nessa situação, o ZD2 pode possivelmente absorver o excesso de corrente até que o fusível conectado queime. Se o circuito for operado com bateria, um fusível de 500 mA deve funcionar bem.
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FONTE
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