Regulador Com Amp. De Erro 4d3t3s

1.Introdução Um regulador comum de tensão é formado basicamente por uma fonte de tensão em paralelo com um Diodo Zener, onde controla os valores de tensão e de corrente de forma que mantenha a carga desse circuito com valores especificados e seguros. O amplificador de erro será parte do sistema que ira “gerenciar” o controle do regulador. Através do referencial de tensão fornecerá corrente ao regulador e terá uma referencia de saída através da amostra de tensão de saída. O trabalho tem como propósito mostrar funcionamento e utilidade pra projetos do Regulador com Amplificador de Erro, de forma também a mostrar especificações de componentes que se adequem para tal uso.

2. Topologia O regulador com amplificador de erro torna o circuito mais sensível às variações da tensão de entrada, ou mesmo as variações da corrente na carga, através da inserção de um transistor conectado ao elemento de referência. A figura 1 ilustra esse regulador, onde os elementos que o compõe tem as seguintes funções:

 Transistor T1: é um elemento de controle, este irá controlar a tensão na saída a partir de uma tensão de

correção que o será mandada através de um circuito comparador;  Diodo Zener: é utilizado como elemento de referência (tensão);  Transistor T2: é basicamente um comparador de tensão Contínua, isto é, compara as tensões VR2 e VR3, sendo a tensão VR3 fixa (tensão de referência), cuja finalidade é controlar a tensão de polarização do circuito de controle. Qualquer diferença de tensão entre os dois resistores irá fornecer à saída do comparador uma tensão de referência que será aplicada ao circuito de controle.

de Erro

Figura 1. Circuito regulador com amplificador

3. FUNCIONAMENTO Quando houver uma variação da na tensão de entrada, ocorrerá a tendência de uma variação da tensão na saída. Supondo que VIN aumente, a tensão nos extremos de RL(resistência de carga) tenderá a aumentar, aumentando assim a tensão VR2e VR3,no entanto, como a tensão no emissor de T2 é fi xada por VZ(função de regulador) , então um aumento de tensão no ponto de referencia "x" provocará um aumento de VBE2, que aumentará IB2 e como

consequência IC2. Quando IC2 aumenta, haverá um aumento da tensão em R1(VR1), sabendo que tensão do emissor de T2 é fixada pela tensão de Zener (VZ).Como V BE1 é fixa, então um aumento de VR1provocará um aumento de VCE1.Lembrando que VR1= VCB1e que VCB1+ VBE1= VCE1.Um aumento de IC2provocará também um discreto aumento na corrente de base de T1(IB1). Aplicando LKC no ponto de referencia “y” encontramos a relação: IC2= IR1- IB1

Por LKT: VIIN(MAX)= VL+ VBE1(MIN)+ R 1.(IZ(MAX)+ IB1(MIN)) mas, IZ(MAX)>> IB1(MIN), logo: VIIN(MAX)= VL+ VBE1(MIN)+ R 1.(IZ(MAX)), isolando IZ(MAX):

(I). Realizando LKT na malha que contém o transistor , o diodo Zener : VIN(MIN)= V L+ VBE1(MAX)+ R 1.(IZ(MIN)+ IB1(MAX) ,encontraremos a soma da corrente de base e a corrente Zener:

(II). Podemos notar que a corrente de base é máxima para um Beta (β1) mínimo e notando que a corrente de carga (IL) é igual a corrente do emissor e consequentemente do emissor T1 a expressão acima fica igualada a Iz(min)+IL(max)/β1(min). Igualando as duas expressões e fazendo as manipulações apropriadas chegaremos a equação (III)

(III)

Para a determinação do resistor 1 (R 1) ,devemos ter em mente sobre as condições que impõe a cada um valor de máximo e mínimo a faixa de valores para R 1 superiores se da de forma complementar ao mostrado para R 1 inferior abaixo:

(IV).

A potencia avaliada no caso pior de R 1 ,considerando a tensão deste nessa situação como: VR1= VIN(MAX)- (VL+ VBE1(MIN)) ,é obtido :

(V).

Onde o R 1 adotado será o resistor escolhido de acordo com a disponibilidade comercial e exigências do projeto, contudo que esteja na faixa permitida. Tomando agora uma convenção prática faremos a corrente IR2 ser 10% da corrente IC2, garantindo assim uma corrente IB2, desprezível. Como IZ(min)= IC2, chegamos a expressão:

(VI). Assim, vista de outra maneira uma corrente I Z(máx) , implica na determinação de uma resistência mínima:

(VII).

Pela Equação IV, podemos encontrar as correntes máximas e mínimas do Zener, para a operação na regulação:

(VIII).

(IX) Por LKT ,sabemos que : VR2= VL- VZ- VBE2(MIN), assim para o cálculo de potência, fazemos:

(X).

O R2 adotado será com as mesmas especificações do circuito e de forma a atender a valores possíveis (valores comerciais existentes).Para o cálculo de R 3 faremos divisão de tensão no ramo deste, sabendo que:

VR3= VL.(R3/(R2+R3)). Rearranjando ,determinemos R3:

(XI).

Para o calculo da potencia no resistor 3 ,tomemos a situação : VR3= VZ+ VBE2(MAX), assim teremos :

(XII).

Onde o R3 adotado é o calculado pela Eq. XI.

4. Diretrizes para projetos Com a determinação desses valores poderemos projetar uma fonte regulada com amplificador de erro, sendo assim, usando dois transistores e um diodo Zener de referência, com o conhecimento de certos valores iniciais como VIN, IL(máx) e VL. Não devemos deixar de observar as tolerâncias pra esses valores, assim como determinar tensões derivadas das já conhecidas, que devem ter uma proporção condizente com o que o circuito permite, visto que a melhor opção são as convenções práticas. Um transistor a ser escolhido para esse projeto pode ser o BD233, o diodo Zener entre outras opções usa-se o BZX87-C5V1. Parâmetros importantes como tensões e correntes máximas de ambos, β do transistor e potencias

máximas podem ser visto via folha de dados (datasheet) .Um outro dado importante é a determinação da tensão Zener que pode convencionar o valor de 50% do valor da tensão de carga (VL) com a qual se vai trabalhar.

5. Conclusão Podemos concluir desse trabalho que o Circuito Regulador com Amplificador de Erro é uma opção de tornar o circuito gerenciável, visto que se trabalhará com referências de tensão, dessa forma o circuito se tornará melhor manipulável do que os reguladores convencionais que só se usam de Diodos Zener. Uma desvantagem que deverá ser enfrentada é os vários cálculos pra se adequar os componentes, usando de conhecimentos teóricos e se readequando a situações que poderão ser encaradas, assim como também a pratica a utilização de tolerâncias e convenções praticas que deverão serem feitas pra se obter a melhor proteção possível para o projeto.

6. Bibliografia Boylestad, Robert - Nashelsky, Louis - DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS E TEORIADE CIRCUITOS - Ed. Prentice/Hall Brasil - RJ - 1.993 Malvino, Albert Paul - ELETRÔNICA - vols. 1 e 2 - Ed. McGraw-Hill SP - 1.986 ETE ALBERT EINSTEIN - TRANSISTOR DE JUNÇÃO BIPOLAR I - Prof. Edgar Zuim https://leoknuppe.wordpress.com/2012/12/07/fontes-dealimentao-lineares/