FO ONT R TES REG S DE GUL E T LAD TEN DAS NSÃ S ÃO - Wiki

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOSECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICATAINSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINACURSO DE ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕESÁrea de Conhecimento: Eletrônica IIIFONTESDETENNSÃOREGGULADASProfessor Pedro Armando da Silva Jr.São José, agosto de 2013.

SUMÁRIO1 – Fontes lineares1.1 – Introdução ............................................................................... 31.2 – Partes de uma fonte regulada linear ....................................... 41.3 – O diodo zener .......................................................................... 51.4 – Regulador paralelo simples ..................................................... 61.5 – Regulador série ....................................................................... 71.6 – Exercícios ................................................................................ 91.7 – Reguladores empregando circuitos integrados ....................... 111.8 – Exercícios ................................................................................ 172 – Cálculo térmico2.1 – Introdução ............................................................................... 192.2 – Troca de calor em semicondutores ......................................... 192.3 – Resistência térmica ................................................................. 192.4 – Projeto térmico ........................................................................ 202.5 – Exercícios ................................................................................ 223 – Fontes chaveadas3.1 – Introdução ............................................................................... 253.2 – Topologias convencionais de conversores ............................. 263.3 – Conversor buck (em modo de condução contínua) .................... 283.4 – Integrados PWM (modulação por largura de pulso) .................... 313.5 – Características dos interruptores para fontes chaveadas ....... 343.6 – Tipos de interruptores utilizados em conversores estáticos ... 354 – Referências bibliográficas ............................................................ 365 – Anexos ............................................................................................ 376 – Roteiros de experiências .............................................................. 532

1 – FONTES LINEARES1.1 - INTRODUÇÃOTipos diferentes de equipamentos eletrônicos necessitam, em vários pontos deseus circuitos, de certos valores de tensão contínua (CC) regulados para que possamoperar normalmente. A regulação de uma fonte de alimentação é a capacidade destaem manter sua tensão de saída o mais constante possível, a despeito de qualquervariação que possa ocorrer por causas externas ou internas a fonte.Basicamente são três fatores que mais influenciam no valor da tensão de saídade uma fonte:a) Variação de carga: A tensão V O apresenta um valor máximo quando a saídaestá em aberto (Ic=0). Quando a saída é carregada, a medida em que I C aumenta háuma queda proporcional de V O , conforme mostra o gráfico abaixo.V o (V)I o (A)Fig. 1.1- Tensão de saída em função da corrente de saída de uma fonte não reguladaEste comportamento é facilmente compreendido se considerarmos a resistênciainterna das fontes de alimentação.V IR II OR O+V OFonte não estabilizada-Fig. 1.2 - Circuito equivalente de uma fonte de alimentação.A equação de malha do circuito é dada por V O = V I - R . I I O . Assim, considerandoR I e V I como constantes, podemos perceber que o aumento na corrente de carga temcomo consequência uma queda no valor da tensão de saída.b) Variação de linha: Na grande maioria das aplicações, a fonte CC éalimentada por uma fonte CA através de uma ponte retificadora e um filtro. A tensãode linha, fornecida pela concessionária de energia elétrica, varia em torno de 10% de3

seu valor eficaz, em função da demanda. Consequentemente, a tensão CC de saídavariará nas mesmas proporções.c) Variação da temperatura: Mudanças de temperatura provocam alteraçõesfísicas nos componentes eletro-eletrônicos, principalmente nos semicondutores,alterando seu comportamento e acarretando em variações do comportamento dasfontes.Regulação de TensãoA variação da tensão de saída pode ser medida por coeficientes de regulação,denominados regulação de carga, regulação de linha, regulação cruzada (de carga elinha) e regulação de temperatura. Estes coeficientes são dados em porcentagem davariação da tensão de saída. Por exemplo, para determinação da regulação de cargaé necessário variar a corrente de saída entre seus valores máximo e mínimo, medindopara cada caso os valores da tensão de saída e em seguida aplicar a equação abaixo:Vomax VominRe gC(%) 100 .............................. ... (Eq. 1.1)VoNo caso da regulação cruzada aplica-se a fórmula acima em duas situaçõescríticas para a tensão de saída:a) Tensão de entrada máxima com corrente de saída mínima.b) Tensão de entrada mínima com corrente de saída máxima.Outro dado importante em uma fonte é o seu rendimento. O rendimentorelaciona a potência de entrada e saída, dando uma ideia da perda de potência nafonte.1.2 - PARTES DE UMA FONTE REGULADA LINEARminPO (%) 100 .................................................... ... (Eq. 1.2)PINo diagrama de blocos abaixo são apresentadas as partes funcionais de umafonte de tensão regulada linear e logo em seguida sua descrição.+V CA~Trafo Retificador Filtro Regulador-V CCFig.1.3 - Diagrama de blocos de uma fonte linear.- Transformador: Adapta a tensão da rede às necessidades da fonte e realiza oisolamento galvânico entre a rede e a carga (segurança).- Retificador: Transforma a tensão alternada em pulsante unidirecional. Osretificadores de onda completa são os mais utilizados.- Filtro: Reduz o conteúdo de harmônicos presentes na saída do retificador,proporcionando uma tensão contínua mais pura. O filtro capacitivo é mais utilizado.- Regulador: Mantém a tensão contínua de saída fixa, mesmo com variações dacorrente na carga, da tensão de linha ou da temperatura. Geralmente incorporaproteção contra sobre-corrente e curto-circuito.4

1.3 - OO DIODO ZENERO funcionamento das fontess lineares está diretamente ligado com ascaracteríssticas do diodo zener.O comportamento do diodo retificadorjá nos é conhecido. Sabemos que napolarizaçãão reversaa corrente reversa é muito pequena, praticamentenula, atéatensão depico inversa máxima (V ZK ). Aumentando-se a tensão inversa a partir de V ZKa correntee reversa começa a crescer, atingindo o valor V Z , chamado tensão zener.Neste instante a corrente passa a crescer rapidamente,alcançando valores elevados,mesmo para pequenos incrementos da tensão reversa, levando o diodo a queima.A parte da curva característicaa partir deV Z chama-se região zener. . Embora osdiodos etificadores não possam trabalhar nessa região, existe um tipo de diodoespecialmmente construído para operarr nessa região, o diodo zener.O diodo zener, quando percorrido por uma corrente reversa, mantém em seusterminaisuma tensão praticamenteconstante, denominada dee tensão zener (VV Z ),como mostra sua curva característica. Para ocorrer umaa pequenaa variação na tensãozener é necessáriauma grande variação da corrente reversa.Fig. 1.4 - Curva característica do diodoo zener.O diodo zener possui dois limites de corrente paraa operação, um inferior (I Zmín ) eoutro superior (I Zmáx x). I Zmín é a menor corrente necessáriaa para o zener atingir a tensãode ruptura(V ZK ), I Zm máx é limitado pela máxima dissipaçãode potência do componente.A figura seguinte apresenta o símbolo do diodo zener e o sentido da correntequando o mesmoestá operandocom polarizaçãoo reversa. Um diodo zenerdiretamennte polarizado comporta-se como um diodo retificador.Fig. 1.5 - Símbolo do diodo zener.Umparâmetro importante de um diodo zener é sua s resistência diferencial (RR Z ),5

pois dela depende a fixaçãoou não da tensãozener em relaçãoo a corrente zener.Aresistênciadiferencial é definida como a variação daa tensão zener emrelaçãoavariação da corrente zener em torno de um ponto de funcionamento. Quanto menor forR Z , melhor se comportará o diodo zener comoo regulador de tensão. Considerandoaresistênciadiferencial, o circuito equivalente do diodo zener pode ser epresentadopela figuraabaixo.Para efeito de aproximação consideraremos em nosso estudo Rz=0.Outro parâmetro do diodo zener é seu coeficiente de temperatura. Os diodoscom tensão zener inferior a 5V possuem um coeficientee negativoo de temperatura,ouseja, um incremento na temperaturaa acarretaa um decréscimo na tensãozener. Osdiodos com tensãosuperiorr a 5V possuem um coeficiente positivo de temperatura.Este coeficiente é dado em mV/ o C e pode ser encontradoo no manual do componente.As principais especificações de um diodoo zener são:- Tensão zener (V Z )- Potência máxima (PP Zmáx ) é a potência máxima que o zener pode dissiparsem danos ao componente. Dado o valor de P Zmáx pode-se calcular o valor de I Zmáxatravés darazão P Zmáx / V Z .- Corrente mínima (I Zm mín) é a menor corrente necessária para o zener atingir atensão deruptura. Quando não for conhecidoo seu valor pode-se adotarr a seguinteequação:I Zmín =0,1. I Zmáx .1.4 - RFig. 1.6 - Circuito equivalente do diodoo zener.REGULADOR PARALELO SIMPLESO regulador paralelo simples é empregado para alimentação decargas depequenaspotências (até 1W). Ele é compostoo por um resistor r (RR S ) e um diodo zener,acopladosna saídaa de uma fonte f não estabilizada, comoo apresentado abaixo:R SI O+++V II ZV ZV OR L-__Fig.1. 7 - Circuito do regulador paralelo simples.Porinspeçãodo circuito obtêm-se as seguintes equações:VVOVI RS ( IZZ IO) VSe V I aumentar ou diminuir por algum motivo, o diodo zener tende a manteratensão desaída constante. Sendo assim, aumenta ouu diminui a quedade tensãoO......................................(Eq. 1.3)......................................(Eq. 1.4)6

sobre o resistor R S , o qual tem a função principal de limitar a corrente do zener.Observa-se também que considerando V I e V O constantes, a tensão sobre R S éconstante, o que faz I Rs constante. Pode-se concluir que se I O aumenta, diminui acorrente I Z e se retirarmos a carga (I O =0) a corrente I Z será igual a corrente I Rs . Destaanálise, conclui-se que a corrente da fonte de entrada permanece praticamenteconstante e independente da corrente da carga. Isto é vantajoso do ponto de vista daregulação de carga (V O constante independente de I O ) e desvantajoso do ponto devista do consumo da fonte de entrada.O projeto do regulador paralelo simples baseia-se na determinação do valor doresistor R S seguindo-se os seguintes passos:1 - Especificações: V I , V O e I Omáx2 - Escolha do zener: Como V O =V Z deve-se escolher, através do manual dofabricante, o componente que possui tensão zener mais próxima possível da tensãoV O . No manual, obtém-se ainda, I Zmín e I Zmáx .3 - Cálculo de R S :Da equação 1.4, isolando R S determina-se a faixa de valores de resistênciaadmissível, considerando V I e I O variáveis. Assim, para pior situação do regulador(regulação cruzada) teremos duas situações:a) Para o zener atingir a tensão de ruptura (I Zmín ) com carga máxima e V Imín :VImínVORS .............................................. ... (Eq. 1.5)I IZmínOmáxb) Para a máxima dissipação de potência do zener (I Zmáx ) e considerando-se apior situação de carga, ou seja, o regulador em aberto (I Omín =0) e V Imáx , tem-se:VIm áx VORS ............................................ ... (Eq. 1.6)I IZmáxNa equação anterior, se o regulador tiver a possibilidade de operar em aberto(sem carga) deve-se considerar I Omín 0.Caso os valores das equações 1.5 e 1.6 não forneçam um intervalo matemáticoválido para R S , um zener de maior potência deve ser escolhido (novos valores de I Zmín e I Zmáx ).2.5 - REGULADOR SÉRIEO regulador série é um circuito que utiliza o regulador paralelo simplesacrescentando a este um transistor de passagem com o objetivo de alimentar cargasde potências maiores (de 1 a 50W). O circuito do regulador série é apresentadoabaixo:+V I-Omín+ V CE --VI BEB+R S+I Z+V Z_V O_I OR LFig.1.8 - Circuito do regulador série.7

Por inspeção do circuito verifica-se que V O =V Z -V BE (Eq. 1.7) , como V Z éconstante e V BE é praticamente constante e de valor conhecido, tem-se V O constante,independente da variação da tensão de entrada ou da corrente de saída.Para projetar o regulador série pode-se seguir os seguintes passos:1 - Especificações: V I , V O e I Omáx .2 – Escolha do transistor:Corrente: I C .> I OmáxTensão: V CE > V Imáx -V OPotência: A potência dissipada em um transistor é dada por P T =V CE .I C , logo apotência máxima do transistor no circuito será dada por:P Tmáx > (V Imín -V O ). I Omáx ............................................................. ...... (Eq. 1.8)3 - Escolha do zener: Como V Z =V O +V BE escolhe-se, através do manual dofabricante, um diodo zener com valor de tensão logo abaixo desta igualdade, já que ovalor comercial da tensão é definido como sendo a tensão logo no início da ruptura.Neste caso, pequenos aumentos na corrente I Z tornam V Z mais próximo da igualdade.4 - Cálculo de R S :Da fig. 1.8 pode-se tirar a seguinte equação de malha: V I =R S .(I B +I Z )+V Z ,isolando R S determina-se a faixa de valores de resistência admissível, considerando V Ie I O variáveis. Assim, para pior situação do regulador (regulação cruzada) teremosduas situações:a) Para o zener atingir a tensão de ruptura (I Zmín ):RVVImín ZS .............................................. ... (Eq. 1.9)I Zmín I BmáxOnde: I Bmáx é a máxima corrente de base do transistor, dada por:I BmáxIOmáx ..................................................... ... (Eq. 1.10) 1Sendo o ganho de corrente contínua do transistor (=h FE ).b) Para a máxima dissipação de potência do zener (I Zmáx ):VImáxVZRSI I ............................................ ... (Eq. 1.11)ZmáxNa equação anterior, se o regulador tiver a possibilidade de operar em aberto(sem carga) deve-se considerar IOmín 0e consequentemente I Bmín =0.Caso os valores das equações 1.9 e 1.11 não forneçam um intervalomatemático válido para R S , pode-se escolher um zener de maior potência (novosvalores de I Zmín e I Zmáx ) ou um transistor com um ganho maior (I Bmáx menor ).Neste regulador a variação de corrente I Z provocada pela variação da correnteI B (proporcional a I C ) pode ser minimizada escolhendo-se um transistor com ganhoelevado, o que, além de melhorar a regulação de carga da fonte, permite a utilizaçãode diodos zener de baixa potência.Bmín8

1.6 - EXERCÍCIOS1) Projete um regulador paralelo simples para as seguintes especificações: V O =9V, I O =20mA,V Imáx =15V e V Imín =12V. Calcule o rendimento desta fonte em plena carga com V Imín .2) Projete um regulador paralelo simples para as seguintes especificações: V O =7,5V,I O =50mA, V Imáx =11V e V Imín =10V. Calcule o rendimento desta fonte em plena carga comV Imín .3) Dado um regulador paralelo simples com V Z =10V, R L =400, V Imáx =15V, V Imín =13V e R S =56,determine um diodo zener comercial que possa ser utilizado neste circuito.4) Dado um regulador paralelo simples com V Z =9,1V, P Z =0,5W, I Z =10mA, V Imáx =15V, V Imín =12Ve R S =82, determine a máxima corrente que pode ser fornecida à carga para que o zenercontinue regulando. Esta fonte pode funcionar sem carga? Explique.5) Dado um regulador paralelo simples utilizando o diodo zener 1N5244B, com R L =1k, eR S =100, determine os valores máximo e mínimo que a tensão de entrada pode assumirpara que o zener continue regulando.6) Apresente a forma da tensão de saída do circuito abaixo dado o sinal de V I pelos gráficos:+V I-R S =100+V O_Dados do diodo zener:V Z =10VI Zmín =10mAP Z =1Wa)V I (V)18b)138-2tV O (V)V O (V)tt9

7) Projete um regulador paralelo simples para as seguintes especificações: V O =4,5V,I Omáx =40mA, I Onín =15mA, V Imáx =10V e V Imín =8V. Verifique a possibilidade de utilizar osseguintes zerner´s: 1N750, 1N5230, e 1N4732A. Qual deles seria o mais apropriado para amontagem? Explique.8) Dado um regulador série operando com V Z =10V, V BE =0,7V, =50, R L =80, R S =1k,V I =20V. Determine:a) A tensão e a corrente na carga.b) A corrente no coletor.c) A corrente na fonte de entrada.d) A corrente no zener.9) Dado um regulador série operando com V Z =12,6V, I Z =15mA, V BE =0,6V, =39, R S =200 eV I =18,6V. Determine:a) A tensão e a corrente na carga.b) A corrente no coletor.c) O rendimento desta fonte.10) Projete um regulador série utilizando um transistor BD135 (consultar catálogo), com asseguintes especificações: V O =9V, I O =500mA, V Imáx =18V e V Imín =15V.11) Da fonte anterior, na situação de plena carga e com tensão máxima de entrada,determine:a) A potência dissipada em R S , no diodo zener e no transistor.b) O rendimento.12) Projete um regulador série utilizando um transistor BD263 (consultar catálogo), com asseguintes especificações: V O =7,5V, I O =2A, V Imáx =13,5V e V Imín =11V.13) Um regulador série foi montado em laboratório obtendo-se as seguintes leituras:I O (A) nominal 0,6 0,3 0,2 sem cargaV I (V) 7 8 9 10 nominal 10V O (V) 5 5,1 5,2 5,25 4,7 4,9 5 5,1 5,42Para este circuito calcule a regulação de linha, de carga e cruzada.10

1.7 - REGULADORES EMPREGANDO CIRCUITOS INTEGRADOS1.7.1 - IntroduçãoIncorporando as vantagens dos circuitos integrados, a partir da década de 60 asfontes de alimentação começaram a ser produzidas com esta tecnologia, incluindovários circuitos de um regulador em uma única pastilha.Em comparação aos circuitos discretos, os reguladores de tensão integradostem as seguintes vantagens:- São compactos, pequenos e de baixo custo.- Podem não requerer dissipador ou usar um de pequenas dimensões.- São simples de projetar e usar.- Podem incorporar proteção de três tipos: Corrente, área de operação etemperatura.- São ideais para regulação local (parte específica em um circuito com muitoscomponentes, evitando queda de tensão ou interferências causadas por longasfiações).O diagrama de blocos de um regulador integrado, de modo geral, pode serobservado na figura abaixo:+CONTROLE+V ENTRADA(NÃO REGULADA)_PROTEÇÃOAMPLIFICADORDETETOR DE ERROREFERÊNCIAV SAÍDA(REGULADA)_Fig.1.9 - Diagrama de blocos de um regulador de tensão integrado.Seus componentes integrantes podem ser definidos da seguinte maneira:- Circuito de controle São transistores de passagem de corrente(normalmente na configuração Darlington).- Amplificador detetor de erro É um amplificador operacional.- Referência É um diodo zener.- Proteção Constitui-se num conjunto de sub-circuitos visando obter asseguintes proteções: Sobre corrente , sobre aquecimento e área de operaçãodo transistor.11

1.7.2 - EspecificaçõesPara serem projetados e utilizados os reguladores integrados possuem asseguintes especificações básicas:Definem o regulador:V O É a tensão regulada nominal na saídaI Omáx É a máxima corrente nominal que o regulador pode fornecer. Dependeda temperatura da junção e da potência dissipada no regulador.Definem os máximos absolutos:T Jmáx É a máxima temperatura de junção para o componente.V Imáx É a máxima tensão contínua que pode ser aplicada na entrada doregulador. Se ultrapassado seu limite, mesmo rapidamente, causa dano permanenteno componente.Definem o desempenho:Tolerância em V O Variação possível do valor nominal da tensão de saídadada pelo fabricante (não confundir com regulação).Regulação de linha (line regulation) Variação da tensão de saída causada pelavariação na tensão de entrada, para uma dada corrente de carga. Unidade mV ou %.Regulação de carga Variação na tensão de saída causada pela variação nacorrente de carga, para uma dada tensão de entrada. Unidade mV ou %.Perda de tensão (Dropout Voltage) Mínima diferença de tensão entre aentrada e a saída que deve existir para o regulador poder operar normalmente.Unidade V.Corrente de polarização (Quiescent current) Parte da corrente de entradaque não é entregue à carga, sendo necessária para o funcionamento interno doregulador. Unidade mA.Rejeição de ondulação (Ripple rejection) É a relação entre o valor eficaz daondulação sobre V I e o valor eficaz da ondulação sobre V O . A rejeição de ondulaçãorepresenta quanto da ondulação de entrada é atenuada na saída. Unidade usual dB.VRO VIefOef.......................................................... (Eq. 1.12)[ RO]dB[ RO] 20log( RO)ou RO 10 20 .....(Eq. 1.13)dBCoeficiente de temperatura (temperature coeficient=TC) Variação da tensãode saída causada pela variação de 1 o C na temperatura ambiente, mantidos V I e I Oconstantes. Unidade: %/ o C ou mV/ o C.Temperatura ambiente Ta máx e Ta mín : temperaturas ambiente máxima emínima nas quais o componente pode operar.Resistências térmicas Capacidade do componente em dissipar o calorgerado internamente na junção para o ambiente.Máxima dissipação de potência Situação limite na qual o regulador aindaopera dentro de suas especificações. Devido a proteção térmica nos reguladoresintegrados esta dissipação é limitada automaticamente por circuitos internos.12

1.7.3 - Reguladores FixosNeste tipo de regulador cada CI possui uma tensão de regulação (saída) prédefinida.Os reguladores fixos mais empregados são de 3 terminais. As séries 78xx e340xx, por exemplo, possuem diversos valores de tensão positiva de saída. Já asséries 79xx e 320xx possuem diversos valores de tensão negativa de saída. Emrelação a corrente de saída estes componentes podem fornecer de 100mA a 5A,dependendo da forma do invólucro que foram construído e do fabricante.Na tabela seguinte são apresentadas algumas grandezas dos reguladores detensão da família 78xx. Para a família 79xx tem-se os mesmos valores das grandezasalterando apenas o sinal de (+) para (-).CI V Imáx (V) V Imín (V) V O (V) Tol V O (%)7805 25 7 5 87806 25 8 6 87808 25 10,5 8 87885 25 10,5 8,5 87812 30 14,5 12 87815 30 17,5 15 87818 33 21 18 87824 38 27 24 10Tabela 1.1 - Principais grandezas dos reguladores da família 78xx (National)Comercialmente cada regulador é identificado por um código que depende dofabricante e da tensão regulada. Por exemplo:Regulador: LM340k12A LM: Linear monolítico (tecnologia), fabricante Texas 340: Número comercial e da peça k: Tipo de invólucro: TO-3 12: Tensão regulada: 12V A: Especificação melhoradaRegulador: A7812UC A: Fabricante Fairchild 7812: Número comercial e da peça 12: Tensão regulada: 12V U: Tipo de invólucro: TO-220 C: Especificação comercialNa figura a seguir pode-se observar as formas típica de utilização dosreguladores fixos.+V I78XX+V O330nF78XX100nF220nF340XX100nF__Fig.1.10 - Formas típicas de utilização dos reguladores fixos.13

Os capacitores de entrada apresentados acima são necessários quando oregulador estiver muito afastado do capacitor de filtro do retificador (na práticadistância da trilha > 5cm). Os capacitores de saída são bastante utilizados para evitarpossíveis transitórios de tensão, ocasionados principalmente por variações bruscas nacarga. Ambos os capacitores são determinados pelo catálogo do fabricante.1.7.4 - Reguladores AjustáveisEm muitos projetos os valores comerciais de tensão de saída dos reguladoresnão podem ser empregados diretamente na carga, nestes casos é necessário ajustara tensão de saída do regulador para a tensão solicitada pela carga.Basicamente todos os reguladores fixos podem se tornar ajustáveis, emboraalguns apresentem melhores características para este fim. Na figura a seguir éapresentada a modificação necessária no circuito:+V IREG+V REG-I 1R 1+V O_I QR 2I 2_Onde:Fig.1.11 - Regulador com tensão de saída ajustável.V REG - Tensão de saída do reguladorI Q - Corrente quiescenteDa Fig.2.9 pode-se desenvolver as seguintes equações:VREGVO VREG R2 I2 VREGR2I R1Q .. (Eq. 1.14)VO VREGIsolando-se R 2 :R2(Eq. 1.15)VREG IQR1Assim, tendo-se V O , V REG e I Q conhecidos pode-se fixar um valor para R 1 edeterminar o valor da resistência do potenciômetro R 2 .Cabe ressaltar que a corrente quiescente varia de componente paracomponente, necessitando-se sempre de ajuste da tensão de saída através do resistorR 2 .1.7.5 - Reguladores SimétricosQuando é necessário uma alimentação subdividida, é conveniente a utilizaçãode reguladores simétricos, os quais fornecem tensões de saída positiva e negativacom mesmos valores.Na figura seguinte é apresentado o esquema de ligação do regulador simétricoRC4195, que é idêntico a outros reguladores simétricos comerciais alterando apenasas características elétricas.14

+18 a 30 VEntrada-18 a -30 VRC4195+15 VSaída-15 VFig.1.12 - Regulador de tensão simétrico em CI.Quando um regulador simétrico não estiver disponível, pode-se utilizar arranjosde dois reguladores de uma única tensão para obter tensões simétricas na saída. Nasfiguras seguintes são apresentados dois esquemas possíveis:78xx+ xV79xx- xVFig.1.13 - Regulador de tensão simétrico com CI’s 78xx e 79xx.78xx+ xV78xxFig.1.14 - Regulador de tensão simétrico com dois CI’s 78xx..- xVA vantagem do esquema da fig.1.13 em relação ao da fig. 1.14 é de utilizarapenas uma ponte de diodos. A desvantagem é a possibilidade dos capacitoresapresentarem diferentes valores de tensão (sem simetria) caso não exista o pontocomum entre os níveis de tensão (terra), fazendo com que as tensões nas entradasdos reguladores possam ficar fora da faixa de operação dos mesmos.2.7.6- Aumento da Capacidade de corrente dos reguladoresQuando é necessário obter uma corrente de saída maior que aquela que oregulador pode fornecer, pode-se acrescentar um transistor ao circuito, ficando estetransistor e o transistor interno do regulador em uma ligação semelhante aconfiguração Darlington. Neste caso pode-se utilizar os seguintes arranjos:a) Regulador sem proteção de sobre correnteNo circuito apresentado na figura seguinte, pode-se observar que a corrente desaída será a somatória das correntes que passam pelo regulador e pelo transistor:IO IT IREG....................................................(Eq.1.16)15

I TV EB+V IR 1I REGREGI O+V O__Fig.1.15 - Aumento da cap. de cor. da fonte reg. (s/ proteção de sobre corrente).Para que o transistor entre em condução é necessário que o valor do resistor R 1seja calculado pela fórmula seguinte:R1VEB ...........................................................(Eq. 1.17)IREGNesta fonte o limite da corrente de saída será, principalmente, a capacidade decondução de corrente do transistor utilizado. No caso de sobre corrente o transistor iráqueimar, já que o mesmo não possui proteção, passando a corrente de carga acircular totalmente pelo regulador, fazendo atuar a sua proteção intrínseca.b) Regulador com proteção de sobre corrente.Neste circuito é acrescentado um transistor auxiliar para proteger o transistor depotência, deixando toda a fonte regulada protegida contra sobre corrente.R 2T 1I T1+V IT 2R 1I REGREGI O+V O__Fig.1.16 - Aumento da cap. de cor. da fonte reg. (c/ proteção de sobre corrente).A corrente total de saída será:IO IT1 IREG..................................................(Eq. 1.18)O resistor R 1 pode ser calculado pela seguinte equação:RV VEB1 EB21 ................................................(Eq. 1.19)I REGO transistor auxiliar (T 2 ) deverá entrar em condução quando a corrente I T1 seaproximar da corrente máxima do transistor de potência (T 1 ). Da fig.1.14 pode-seobservar que a saturação de T 2 faz com que a corrente I o deixe de passar por T 1 ecircule somente pelo regulador. Neste caso, como a corrente é elevada, atuará aproteção térmica do CI. O valor do resistor R 2 pode ser calculado pela seguinteequação:R2VEB2 ..........................................................(Eq. 1.19)IT1max16

1.8 - EXERCÍCIOSUtilizando o regulador A78M12M com os seguintes dados: Invólucro TO-220(P=2W), I Q =7mA e T a =25 o C. Resolva as questões abaixo:1) Para uma carga com I O =250mA, determine quais das faixas de tensões abaixo podem seraplicadas na entrada do regulador. Justifique suas respostas.a) V Imáx =35V e V Imín =14,5V.b) V Imáx =23V e V Imín =15V.c) V Imáx =18V e V Imín =14V.d) V Imáx =19V e V Imín =15V.2) Para uma carga com I O =125mA, determine o valor dos resistores auxiliares para que atensão de saída possa variar de 12 a 24V.3) Dado o circuito abaixo com R 1 =820 e R 2 =390, determine:a) Qual o valor da tensão de saída?b) Qual o valor da tensão máxima e mínima que podem ser aplicadas na entrada sabendoque a resistência mínima da carga é 220.+V I_REGI 1R 1I I 2QR 2+V O_4) Dado o circuito abaixo, calcule os resistores auxiliares de maneira que a potência máximano regulador não ultrapasse a 1W, sabendo que a corrente de carga é igual a 1A, a tensãode entrada pode variar de 23 a 16V , V BE dos transistores é igual a 0,6V e I c1max =3A.R 2T 1I T1+V I_T 2R 1I REGREGI O+V O_17

5) Determine o valor da tensão de saída nos circuitos abaixo. Considere que todos oscomponentes estão funcionando dentro de sua faixa de operação.+7812I7808 78067812++++COR S+V IV OV IV OV IV O__-__1N704_18

2 - CÁLCULO TÉRMICO2.1 - INTRODUÇÃOO projeto térmico é um dos fatores mais importantes no estabelecimento dedesempenho de semicondutores. O projetista de eletrônica de potência deve ter umconhecimento básico do projeto térmico para obter a melhor eficiência do conjunto sobo aspecto de confiabilidade. Com a variedade de encapsulamentos disponíveis, ocompromisso da solução varia de acordo com as escolhas feitas.2.2 - TROCA DE CALOR EM SEMICONDUTORESNos componentes eletrônicos a maior fonte de calor é o material semicondutor.Os encapsulamentos são projetados para suportarem este calor, mas, a dificuldade detransferi-lo para o ambiente limita esta capacidade.O calor não é gerado de forma uniforme no semicondutor, dependendo de suageometria e de seu modo de operação. O calor produzido pela corrente circulante nocomponente deve ser transferido ao meio ambiente, antes que a temperatura dajunção se eleve acima do seu limite máximo.2.3 - RESISTÊNCIA TÉRMICAA resistência térmica, R [unidade o C/W], é um parâmetro que determina aqueda de temperatura no invólucro do componente com a condução térmicaassociada. Esta resistência depende da geometria e da característica do material e dopercurso do fluxo de calor.A resistência térmica utilizada em cálculos térmicos é análoga a resistênciaelétrica utilizada em cálculos elétricos. Ou seja, quanto menor a resistência térmicamais potência geradora de calor pode ser dissipada. A equação correspondente à Leide Ohm, para o cálculo térmico é:T Pmd R .................................................... ... (Eq. 2.1)Onde:T Queda de temperatura resultante entre duas superfícies. Unidade: [ o C]P md Potência geradora de calor. Unidade: [W]Para o caso normal de semicondutores encapsulados desde a junção até oambiente, vale a equação:PmdTjR Tjaa...................................................... ... (Eq. 2.2)Onde:Rja Resistência térmica desde a junção até o ambiente. Unidade: [ o C/W].T j Temperatura da junção. É um dado de catálogo do componente. Unid: [ o C].T a Temperatura do ambiente em volta do componente. É um valor a seranalisado pelo projetista. Unid.: [ o C].O valor de Rja é dado pela soma das seguintes resistências térmicas:R ja R jc Rcs Rsa.................................. ... (Eq. 2.3)19

Onde:Rjc Resistência térmica desde a junção até o encapsulamento (case).Dependedo tipo desemicondutor. Unidade: [ o C/W].Rcs Resistência térmica desde o encapsulamento atéé o dissipador (sink).Dependede como o componente é fixado no dissipador,, no caso de utilização da micapara isolamento e pasta térmica t para melhorar a conduçãoo de calor adota-sedo tipode dissipador quanto a volume e forma. Seu valor é dadoo pelo fabricante para troca deRcs=1 o C/W.Rsa Resistência térmica desde o dissipador atéé o ambiente. Dependecalor por convecção natural, se for utilizada ventilação forçada o valor de Rsadependeráda velocidade do ar circulante. Unidade: [ o C/W].Para melhorcompreensão destes conceitos a figura f a seguir apresenta umtiristor “aberto” comtodos oselementos que fazem partee do circuito térmico.3.4 - PROJETO TÉRMICORja calcFig. 2.1 - Equivalente analógico de trocaa de calor.Da equação acima obtém-seduas possibilidades em relação a Rcatálogo do fabricante (Rjá cat ):Se não seráá necessário o uso de d dissipador.Rja catRja calcTj Ta ................................................ ... (Eq. 2.4)PmdRja dadaO projeto térmico de um componente consiste emdeterminar a necessidadeounão do uso de dissipador, emcaso afirmativo deve-se ainda especificar o dissipador aser utilizado. Assim, da equação 2.2, deve-see calcular a resistência térmica junção-ambientenecessária para que o componente possa operar normalmente:noSeRja calcRja catdeve-seutilizar dissipador.sua resistência térmica pela seguinte equação:Para istoo devemos calcularaRsa R ja calc R jc R cs............................ ... (Eq. 2.5)Casodissipadorr.R ja cal lc R jco componente nãopoderáser utilizado nem mesmo com20

Como exemplo apresenta-se abaixo o cálculo térmico de umm transistor:RRja.cat=35 oDados: V CE =1,2V, IC=3A, C T a =30 o C, T j =130 o C,o C/W.Rjc=0,244 o C/W, Rcs=1 o C/We1 o Passo: Encontrar a potência dissipadaa no componente. Para um transistor:2 o Passo: Calcular Rja:PT VCE E3 o Passo: Como R ja a R calc jaa catcalcular sua resistência térmica:I Cé necessário utilizar u dissipador,devendo-seRsa R ja Rcalc jc R cs 27,78 0,24 1oRsa 26,54C / W4 o Escolher em um catálogo o dissipador apropriado. Utilizando o catálogo emanexo o dissipadorescolhidoo é:Código/modelo: 822R ja = 22o C/W 1,2 3 3,6 WT j Ta130 30Rja calc Pmd3,627, 78oC / WFig. 2.2 - Esquema de fixação de um transistor no dissipador.21

2.5 - EXERCÍCIOS1) Verifique a necessidade de utilização de dissipador para um transistor operando naspotências abaixo. Calcule a resistência térmica do dissipador quando necessário. Dados:T a =35 o C, T j =150 o C, Rjc=0,8 o C/W, Rcs=1 o C/W e Rja.cat=8 o C/Wa) P T =20Wb) P T =15Wc) P T =10W2) Um diodo de potência está operando nas seguintes condições: T a =30 o C, T j =160 o C,Rjc=2 o C/W, Rcs=1 o C/W, Rja.cat=60 o C/W e P D =3,5W. Para este diodo determine:a) O valor de Rsa e escolha um dissipador do catálogo.b) Usando um dissipador de Rsa =22 o C/W neste diodo, qual a nova potência que poderiaser dissipada?c) Utilizando o dissipador do item anterior para uma potência de 4W, qual o valor que atemperatura ambiente poderia alcançar sem danificar o diodo?d) Qual a potência máxima que este diodo poderia suportar sem dissipador operandocom T a =30 o C ?22

3- FONTES CHAVEADAS3.1 - INTRODUÇÃOAs fontes chaveadas começaram a ser desenvolvidas na década de 60, paraserem empregadas nos programas espaciais. O objetivo era substituir as fontesreguladas convencionais, do tipo série, que são volumosas, pesadas e dissipativas,por fontes compactas e de alto rendimento.Com o avanço da microeletrônica e da informática e com a necessidade cadavez maior de se produzir equipamentos compactos e de baixo consumo, as fonteschaveadas começaram a ser empregadas de forma generalizada. Pode-se destacaras seguintes aplicações: Computadores e microcomputadores; Periféricos (impressoras, terminais, etc); Equipamentos de telefonia; Televisores e vídeo games; Equipamentos hospitalares; Satélites, aviões e similares; Equipamentos militares.Além disso as fontes chaveadas são largamente empregadas como fontes dealimentação para os circuitos de comando e controle de conversores de maiorpotência, como aqueles destinados ao acionamento de motores elétricos e sistemasininterruptos de energia.Uma fonte chaveada, apesar de operar com maior rendimento e ocupar menorespaço que uma fonte convencional, tem algumas desvantagens: Produz ripple (ondulação) na saída; A resposta transitória é de menor qualidade (mais lenta); Produz interferência radioelétrica e eletromagnética e em alguns casos ruídoaudível; Tem se revelado menos robusta; Emprega um número maior de componentes; Necessita componentes eletrônicos mais sofisticados e caros.Pode-se assegurar que os esforços de todos os pesquisadores, tanto osteóricos quanto os projetistas, passando pelos fabricantes de componentes, sãovoltados para reduzir as desvantagens das fontes chaveadas em relação àsconvencionais.Até o final da década de 70, utilizava-se como interruptor o Transistor Bipolar dePotência e as frequências de operação eram normalmente de até 20 kHz. Nos anos80, sobretudo para pequenas potências, generalizou-se o emprego do MOSFET e doDiodo ultra rápido e com eles as frequências de operação nos conversores detopologias convencionais passaram para a faixa de 100 kHz.Atualmente os laboratórios dedicam-se ao desenvolvimento de conversoresressonantes, com os quais pode-se operar com frequências de MHz, rendimento23

superior a 90% e pouca geração de ruído radioelétrico, utilizando para grandespotências o IGBT como interruptor.Uma fonte chaveada é composta de várias partes, conforme mostra o diagramade blocos a seguir:RedeFiltrode RádioFrequênciaRetificadorFiltroProteçõesConversorIsoladorFiltrodeSaídaSaídaComandoProteçãoFonte auxiliarCircuitosdeControleeSinalizaçãoFig. 3.1 - Diagrama de blocos de uma fonte chaveada.3.2 - TOPOLOGIAS CONVENCIONAIS DE CONVERSORESOs diferentes tipos de conversores empregam os mesmos 3 elementos: indutor,transistor e diodo, arranjados de diferentes maneiras. Os capacitores de saída sãoelementos de filtragem e não fazem parte do circuito de chaveamento. Os indutoressão usados para transferência de energia de uma fonte primária para a saída e suatensão média em regime permanente deve ser zero.As topologias básicas de conversores são mostradas a seguir:24

Conversor BUCK ( abaixador, direto )TL++PWMV i CDVR 0L--Fig. 3.2 - Conversor buckConversor BOOST ( elevador, indireto )LD++PWMT C RV LiV o--Fig. 3.3 - Conversor boostConversor FLYBACK ou BUCK-BOOST ( elevador, abaixador, indireto )TD+-PWMV i +LCR LV o-Fig. 3.4 - Conversor flyback ou buck-boost.25

– ANÁLISE DO CONVERSOR BUCK3.3 – CONVERSOR BUCK (EM MODO DE CONDUÇÃO CONTÍNUA).As etapas de funcionamento do conversor Buck são descritas a seguir.Na 1 a etapa de funcionamento, o Transistor T encontra-se saturado (chavefechada) e o diodo D bloqueado (chave aberta). A corrente i L no indutor aumentalinearmente.TL++PWMV i CDVR 0L--Fig. 3.5 - 1 a Etapa de funcionamento do conversor buck.Na 2 a etapa de funcionamento, o transistor encontra-se bloqueado e o diodoconduz a corrente i L , que agora decresce linearmente.TL++PWMV i CDVR 0L--Fig. 3.6 - 2 a Etapa de funcionamento do conversor buckAs principais formas de onda correspondentes às etapas de funcionamento sãomostradas na figura 3.7.3.3.1 - Princípio de funcionamento da regulação na fonte.Diferente das fontes lineares que transferem energia da entrada para a saída demodo constante, as fontes chaveadas transferem energia em “pacotes”, onde ointerruptor principal altera seu estado de funcionamento de saturado para corte,controlando o fluxo de energia. A regulação da tensão de saída é obtida controlandosea relação entre os tempos de condução e bloqueio do interruptor. Pode-se observareste efeito com mais clareza através da análise matemática da tensão média de saída.26

V D, I DV Lti LtV CE, I CtV CtEtapas 1 a 2 a 1 a 2 at 1 t 2tTFig. 3.7 - Principais formas de onda do conversor buck.27

3.3.2 - Análise da tensão média de saída (V O ).Através da equação de malha tem-se: VV 0 ..................................... ... (Eq. 3.1)Sabendo que:Obtém-se:VDmedLmed 0V Lmed 0Vo V Dmed............................................................... ... (Eq. 3.2)Como o valor médio de qualquer forma de onda é dado por:Área OcupadaValorMédio ............................... ... (Eq. 3.3)PeríodoAssim, da Fig.3.7 e da Eq.3.2, obtém-se:t10 V.TV ............................................................. ... (Eq. 3.4)iDefinindo “D” como a razão cíclica de operação, dada por:Resulta em:t 1 D .................................................................... ... (Eq. 3.5)TVo DV.i ............................................................... ... (Eq. 3.6)Pode-se observar pela Eq. 3.6 que a tensão de saída depende somente darazão cíclica e da tensão de entrada. Para manter V o constante para uma variação deV i o controle é acionado, variando D. Assim, para as situações extremas teremos:Vo DmínVimáxVo DmáxVimín.................................................. ... (Eqs. 3.7)A razão cíclica D controla a transferência de energia da entrada para a saída e,conseqüentemente, o valor médio da tensão aplicada a carga (V O ). Matematicamentea razão cíclica é válida para o intervalo:0 D 1 ........................................................... ... (Eqs. 3.8)28

3.4 – INTEGRADOS PWM (MODULAÇÃO POR LARGURA DE PULSO)O rápido desenvolvimento das fontes chaveadas levou os fabricantes decomponentes eletrônicos a produzirem circuitos integrados com múltiplas funções,capazes de realizar o controle, o comando e a proteção dessas fontes, com a adiçãode alguns componentes externos. O mais popular e de maior disponibilidade no nossomercado é o CI 3524, produzido por vários fabricantes.Quando o integrado comanda o transistor de um conversor buck ou flyback osdois transistores de saída são associados em paralelo. Em fontes chaveadas tipoponte (bridge), meia-ponte (half-bridge) e push-pull, cada transistor de saída comandaum transistor de potência.O CI3524 necessita de alguns componentes externos para poder operar, quesão os seguintes:R T e C T – Definem a frequência de operação.R 1 e R 2 – Formam um divisor de tensão, a partir da tensão estabilizada dopino 16 e geram V REF para o regulador de tensão A 1 .C 1 – Capacitor de desacoplamento.R 3 e R 4 – Estabelecem o ganho do controlador A 1 .R sh – Sensor de corrente de carga. V sh é levado para os pinos 4 e 5,entrada do regulador de corrente A 2 . Quando a corrente I ultrapassa umdeterminado valor, A 2 bloqueia os sinais de saída, desativando a fonte.R 6 – Limita a corrente de base de T pEquações para projeto:1,15f R T C T(Eq. 3.18) Para R 1 = R 2 :V OR R 2,5V3 4(Eq. 3.19)R4O pino 10 pode ser empregado para desativar a fonte. Quando V 10 é positiva, otransistor T 1 satura, aterrando o pino 9 e inibindo os sinais de comando. Quando nãoestiver sendo empregado deve ser aterrado.Um exemplo do emprego do integrado 3524 (com seu diagrama de blocointerno) está representado na figura 3.8, quando o mesmo é aplicado para o comandoe controle de um conversor buck.Um conversor forward (buck com isolamento) completo é apresentado nafigura 3.9.29

Fig. 3.8 - Conversor buck comandado com o CI3524.30

Fig. 3.9 - Diagrama esquemático completo de um conversor forwardd (buck isolado).Blocos:1 - Estágio de potência2 - Fonte auxiliar3 - Comando debase4 - RealimentaRação5 - Controle C6 - Proteção P31

3.5 – CARACTERÍSTICAS DOS INTERRUPTORES PARA FONTES CHAVEADAS.Os interruptores empregados em conversores estáticos devem tercaracterísticas mais próximas possíveis de um interruptor ideal. O interruptor ideal nãopossui perdas de condução e comutação (mudança de estado bloqueado/condução ouvice-versa).A perda de potência é dada pelo produto tensão x corrente (valoresinstantâneos), aplicados no interruptor.Nas figuras abaixo são indicadas as perdas de potência em um interruptor nãoideal, considerando um circuito com característica resistiva, as perdas aumentamsensivelmente para circuitos indutivos.3.5.1 - Perda de Condução:V , IVIPerdatFig. 4.10 – Perda de condução em um interruptor.3.5.2 - Perda de Comutação:Entrada em Condução:Entrada em Bloqueio:V , IVPerdaV , IPerdaVIIttFig. 4.11 – Perda de comutação em um interruptor.As perdas nos interruptores estão diretamente relacionadas como o modeloelétrico do interruptor e da velocidade da transição de estado (liga/des). Interruptoresmodelados como uma fonte de tensão tem baixa perda de condução, enquanto osmodelos resistivos possuem alta perda de condução. Quanto ao tempo de transiçãode estado, interruptores mais rápidos possuem menos perda de comutação, podendoainda operar em uma faixa de frequência maior que interruptores mais lentos.32

3.6 – TIPOS DE INTERRUPTORES UTILIZADOS EM CONVERSORES ESTÁTICOS.Na tabela a seguir são apresentados os interruptores mais utilizados emconversores estáticos de energia, por ordem cronológica em que estes interruptorespassaram a ser empregados, juntamente com suas principais características.Os valores de frequência e potência são apenas uma referência, já que aescolha da frequência de operação está diretamente ligada com a potênciaprocessada. Além disso, a tecnologia de fabricação dos componente a cada diamelhora, no que diz respeito ao aumento da velocidade de comutação e a diminuiçãodas perdas.Nome Símbolo Modelo Elétrico CaracterísticasTiristorAGK- Utilizado em altas potências (1GW).- Baixa frequência de operação (2kHz).- Altas perdas de condução e comutação.TransistorBipolarBCE- Utilizado em altas potências (500kW).- Baixa frequência de operação (20kHz).- Baixa perda de condução.- Alta perda de comutação.TransistorMosfetGDS- Utilizado em baixas potências (10kW).- Alta freq. de operação (800kHz).- Alta perda de condução.- Baixa perda de comutação.IGBTGCE- Utilizado em altas potências (500kW).- Média freq. de operação (100kHz).- Baixa perda de condução.- Alta perda de comutação.33

4 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASMILLMAN, J., HALKIAS, C. Eletrônica – Dispositivos e Circuitos. Vol. 1, São Paulo, MacGraw-Hilldo Brasil, 1981.SEDRA, A. S., SMITH, K. C. Microeletrônica. São Paulo, MAKRON Books, 2000.MALVINO, A. P. Eletrônica Vol. 2. 4 a Ed, São Paulo, MAKRON Books, 1995Texas Instruments. Transistor Circuit Design. McGraw-Hill, 1963.Texas Instruments. The Transistor and Diode Data Book for Engineers.Texas Instruments. Linear Circuits, Voltage Regulators and Supervisors. Data Book, 1989.IBRAPE. Transistores - Dados e Curvas para Projetos.BARBI, Ivo. Projetos de Fontes Chaveadas. Apostila, UFSC, Instituto de Eletrônica de Potência,1990.BRASELE ELETRÔNICA. Catálogo de Dissipadores.MÜLLER NETO, Francisco Olegário, Retificadores, Apostila de Eletrônica Básica I, UnED/SJ –CEFET-SC, 1997.34

5 - ANEXOS5.1 – DADOS RESUMIDO DE DIODOS ZENER.DEVICETYPEP D @ 25º C(mW)V Z @I ZT TOL Z Z @I ZT(V) (mA) % MÁX Ω1N702 400 2.6 5 20 601N702A 400 2.6 5 5 601N746 400 3.3 20 10 281N746A 400 3.3 20 5 281N3506 400 3.3 20 5 241N703 400 3.45 5 20 551N703A 400 3.45 5 5 551N747 400 3.6 20 10 241N747A 400 3.6 20 5 241N3507 400 3.6 20 5 221N748 400 3.9 20 10 231N748A 400 3.9 20 5 231N3508 400 3.9 20 5 201N704 400 4.1 5 20 451N704A 400 4.1 5 5 451N749 400 4.3 20 10 221N749A 400 4.3 20 5 221N3509 400 4.3 20 5 181N750 400 4.7 20 10 191N750A 400 4.7 20 5 191N3510 400 4.7 20 5 161N705 400 4.85 5 20 351N705A 400 4.85 5 5 351N761 400 4.85 10 10 401N751 400 5.1 20 10 171N751A 400 5.1 20 5 171N3511 400 5.1 20 5 141N752 400 5.6 20 10 111N752A 400 5.6 20 5 111N3512 400 5.6 20 5 81N708 400 5.6 25 10 3.61N708A 400 5.6 25 5 3.61N706 400 5.8 5 20 201N706A 400 5.8 5 5 201N762 400 5.8 10 10 181N753 400 6.2 20 10 71N753A 400 6.2 20 5 71N3513 400 6.2 20 5 31N709 400 6.2 25 10 4.11N709A 400 6.2 25 5 4.11N957 400 6.8 18.5 20 4.51N957A 400 6.8 18.5 10 4.51N957B 400 6.8 18.5 5 4.51N754 400 6.8 20 10 51N754A 400 6.8 20 5 51N3514 400 6.8 20 5 335

DEVICETYPEP D @ 25º C(mW)V Z @I ZT TOL Z Z @I ZT(V) (mA) % MÁX Ω1N710 400 6.8 25 10 4.71N710A 400 6.8 25 5 4.71N707 400 7.1 5 20 101N707A 400 7.1 5 5 101N763 400 7.1 10 10 71N3515 400 7.5 10 5 41N958 400 7.5 16.5 20 5.51N958A 400 7.5 16.5 10 5.51N958B 400 7.5 16.5 5 5.51N755 400 7.5 20 10 61N755A 400 7.5 20 5 61N711 400 7.5 25 10 5.31N711A 400 7.5 25 10 5.31N3516 400 8.2 10 5 51N959 400 8.2 15 20 6.51N959A 400 8.2 15 10 6.51N959B 400 8.2 15 5 6.51N756 400 8.2 20 10 81N756A 400 8.2 20 5 81N712 400 8.2 25 10 61N712A 400 8.2 25 5 61N764 400 8.75 10 10 121N3517 400 9.1 10 5 61N713 400 9.1 12 10 71N713A 400 9.1 12 5 71N960 400 9.1 14 20 7.51N960A 400 9.1 14 10 7.51N960B 400 9.1 14 5 7.51N757 400 9.1 20 10 101N757A 400 9.1 20 5 101N3518 400 10 10 5 71N714 400 10 12 10 81N714A 400 10 12 5 81N961 400 10 12.5 20 8.51N961A 400 10 12.5 10 8.51N961B 400 10 12.5 5 8.51N758 400 10 20 10 171N758A 400 10 20 5 171N765 400 10.5 5 10 451N3519 400 11 10 5 81N962 400 11 11.5 20 9.51N962A 400 11 11.5 10 9.51N962B 400 11 11.5 5 9.51N715 400 11 12 10 91N715A 400 11 12 5 91N3520 400 12 10 5 101N963 400 12 10.5 20 11.51N963A 400 12 10.5 10 11.536

DEVICETYPEP D @ 25º C(mW)V Z @I ZT TOL Z Z @I ZT(V) (mA) % MÁX Ω1N963B 400 12 10.5 5 601N716 400 12 12 10 601N716A 400 12 12 5 281N759 400 12 20 10 281N759A 400 12 20 5 241N766 400 12.75 5 10 551N3521 400 13 5 5 551N964 400 13 9.5 20 241N964A 400 13 9.5 10 241N964B 400 13 9.5 5 221N717 400 13 12 10 231N717A 400 13 12 5 231N3522 400 15 5 5 201N965 400 15 8.5 20 451N965A 400 15 8.5 10 451N965B 400 15 8.5 5 221N718 400 15 12 10 221N718A 400 15 12 5 181N767 400 15.75 5 10 191N3523 400 16 5 5 191N966 400 16 7.8 20 161N966A 400 16 7.8 10 351N966B 400 16 7.8 5 351N719 400 16 12 10 401N719A 400 16 12 5 171N3524 400 18 5 5 171N967 400 18 7 20 141N967A 400 18 7 10 111N967B 400 18 7 5 111N720 400 18 12 10 81N720A 400 18 12 5 3.61N768 400 19 5 10 3.61N721 400 20 4 10 201N721A 400 20 4 5 201N3525 400 20 5 5 181N968 400 20 6.2 20 71N968A 400 20 6.2 10 71N968B 400 20 6.2 5 31N722 400 22 4 10 4.11N722A 400 22 4 5 4.11N3526 400 22 5 5 4.537

DEVICETYPEP D @ 25º C(mW)V Z @I ZT TOL Z Z @I ZT(V) (mA) % MÁX Ω1N969 400 22 5.6 20 291N969A 400 22 5.6 10 291N969B 400 22 5.6 5 291N769 400 23.5 5 10 1501N723 400 24 4 10 281N723A 400 24 4 5 281N3527 400 24 5 5 381N970 400 24 5.2 20 331N970A 400 24 5.2 10 331N970B 400 24 5.2 5 331N724 400 27 4 10 351N724A 400 27 4 5 351N3528 400 27 4 5 401N971 400 27 4.6 20 411N971A 400 27 4.6 10 411N971B 400 27 4.6 5 411N725 400 30 4 10 421N725A 400 30 4 5 421N3529 400 30 4 5 481N972 400 30 4.2 20 491N972A 400 30 4.2 10 491N972B 400 30 4.2 5 491N3530 400 33 3 5 501N973 400 33 3.8 20 581N973A 400 33 3.8 10 581N973B 400 33 3.8 5 581N726 400 33 4 10 501N726A 400 33 4 5 501N5226 500 3.3 20 20 281N5226A 500 3.3 20 10 281N5226B 500 3.3 20 5 281N5227 500 3.6 20 20 241N5227A 500 3.6 20 10 241N5227B 500 3.6 20 5 241N5228 500 3.9 20 20 231N5228A 500 3.9 20 10 231N5228B 500 3.9 20 5 231N5229 500 4.3 20 20 221N5229A 500 4.3 20 10 221N5229B 500 4.3 20 5 221N5230 500 4.7 20 20 191N5230A 500 4.7 20 10 191N5230B 500 4.7 20 5 191N5231 500 5.1 20 20 171N5231A 500 5.1 20 10 171N5231B 500 5.1 20 5 171N5232 500 5.6 20 20 1138

DEVICE P D @ 25º C V Z @I ZT TOL Z Z @I ZTTYPE (mW) (V) (mA) % MÁX Ω1N5232A 500 5.6 20 10 111N5232B 500 5.6 20 5 111N5233 500 6 20 20 71N5233A 500 6 20 10 71N5233B 500 6 20 5 71N5234 500 6.2 20 20 71N5234A 500 6.2 20 10 71N5234B 500 6.2 20 5 71N5235 500 6.8 20 20 51N5235A 500 6.8 20 10 51N5235B 500 6.8 20 5 51N5236 500 7.5 20 20 61N5236A 500 7.5 20 10 61N5236B 500 7.5 20 5 61N5237 500 8.2 20 20 81N5237A 500 8.2 20 10 81N5237B 500 8.2 20 5 81N5238 500 8.7 20 20 81N5238A 500 8.7 20 10 81N5238B 500 8.7 20 5 81N5239 500 9.1 20 20 101N5239A 500 9.1 20 10 101N5239B 500 9.1 20 5 101N5240 500 10 20 20 171N5240A 500 10 20 10 171N5240B 500 10 20 5 171N5241 500 11 20 20 221N5241A 500 11 20 10 221N5241B 500 11 20 5 221N5242 500 12 20 20 301N5242A 500 12 20 10 301N5242B 500 12 20 5 301N5243 500 13 9.5 20 131N5243A 500 13 9.5 10 131N5243B 500 13 9.5 5 131N5244 500 14 9 20 151N5244A 500 14 9 10 151N5244B 500 14 9 5 151N5245 500 15 8.5 20 161N5245A 500 15 8.5 10 161N5245B 500 15 8.5 5 1639

DEVICETYPEP D @ 25º C(mW)V Z @I ZT TOL Z Z @I ZT(V) (mA) % MÁX Ω1N5246 500 16 7.8 20 171N5246A 500 16 7.8 10 171N5246B 500 16 7.8 5 171N5247 500 17 7.4 20 191N5247A 500 17 7.4 10 191N5247B 500 17 7.4 5 191N5248 500 18 7 20 211N5248A 500 18 7 10 211N5248B 500 18 7 5 211N5249 500 19 6.6 20 231N5249A 500 19 6.6 10 231N5249B 500 19 6.6 5 231N5250 500 20 6.2 20 251N5250A 500 20 6.2 10 251N5250B 500 20 6.2 5 251N5251 500 22 5.6 20 291N5251A 500 22 5.6 10 291N5251B 500 22 5.6 5 291N5252 500 24 5.2 20 331N5252A 500 24 5.2 10 331N5252B 500 24 5.2 5 331N5253 500 25 5 20 351N5253A 500 25 5 10 351N5253B 500 25 5 5 351N5254 500 27 4.6 20 411N5254A 500 27 4.6 10 411N5254B 500 27 4.6 5 411N5255 500 28 4.5 20 441N5255A 500 28 4.5 10 441N5255B 500 28 4.5 5 441N5256 500 30 4.2 20 491N5256A 500 30 4.2 10 491N5256B 500 30 4.2 5 491N5257 500 33 3.8 20 581N5257A 500 33 3.8 10 581N5257B 500 33 3.8 5 581N4728 1000 3.3 76 10 101N4728A 1000 3.3 76 5 101N4729 1000 3.6 69 10 101N4729A 1000 3.6 69 5 101N4730 1000 3.9 64 10 91N4730A 1000 3.9 64 5 91N4731 1000 4.3 58 10 91N4731A 1000 4.3 58 5 91N4732 1000 4.7 53 10 81N4732A 1000 4.7 53 5 81N4733 1000 5.1 49 10 740

DEVICE P D @ 25º C V Z @I ZT TOL Z Z @I ZTTYPE (mW) (V) (mA) % MÁX Ω1N4733A 1000 5.1 49 5 71N4734 1000 5.6 45 10 51N4734A 1000 5.6 45 5 51N4735 1000 6.2 41 10 21N4735A 1000 6.2 41 5 21N4736 1000 6.8 37 10 3.51N4736A 1000 6.8 37 5 3.51N4737 1000 7.5 34 10 41N4737A 1000 7.5 34 5 41N4738 1000 8.2 31 10 4.51N4738A 1000 8.2 31 5 4.51N4739 1000 9.1 28 10 51N4739A 1000 9.1 28 5 51N4740 1000 10 25 10 71N4740A 1000 10 25 5 71N4741 1000 11 23 10 81N4741A 1000 11 23 5 81N4742 1000 12 21 10 91N4742A 1000 12 21 5 91N4743 1000 13 19 10 101N4743A 1000 13 19 5 101N4744 1000 15 17 10 141N4744A 1000 15 17 5 141N4745 1000 16 15.5 10 161N4745A 1000 16 15.5 5 161N4746 1000 18 14 10 201N4746A 1000 18 14 5 201N4747 1000 20 12.5 10 221N4747A 1000 20 12.5 5 221N4748 1000 22 11.5 10 231N4748A 1000 22 11.5 5 231N4749 1000 24 10.5 10 251N4749A 1000 24 10.5 5 251N4750 1000 27 9.5 10 351N4750A 1000 27 9.5 5 351N4751 1000 30 8.5 10 401N4751A 1000 30 8.5 5 401N4752 1000 33 7.5 10 451N4752A 1000 33 7.5 5 4541

5.2 – CATÁLOGO DE TRANSISTORES.42

BD135 / BD137 / BD13945

BD263 / BD263A / BD263B46

BD263 / BD263A / BD263B47

BD263 / BD263A / BD263B48

BD263 / BD263A / BD263B49

5.3 - CCATÁLOGOO DE DISSIPADORESSMARCAA BRASELEE ELETRÔNICA LTDA.Obs: Cotasem milímetro50

Aula de Laboratório 1 : Regulador ParaleloQuestão 1: Projete um regulador paralelo simples utilizando o diodo zener 1N4742,sabendo que a tensão de entrada varia de 20 a 17V e a resistência de carga de 470até a situação sem carga.Dados: Zener 1N4742V Z = 12 VP = 1 WI zmín = 21 mAV I+-R SI Z+V ZI O+V OR LQuestão 2: Calcule os valores máximo e mínimo que o resistor R S poderia assumirneste circuito.Questão 3: Preencha a primeira parte da Tabela 1 através de medições diretas nocircuito e a segunda por análise (apresente as equações).Questão 4 : Explique por que a tensão V O não permaneceu constante quando atensão de entrada variou de 17 a 20V. Calcule a regulação de linha.Questão 5 : Explique por que a tensão V O não permaneceu constante quando a cargavariou da carga máxima (RL=470) até a situação sem carga. Calcule a regulação decarga.Questão 6: Calcule a regulação cruzada.51

Tabela 1R S () 100 100R L () 470 470 820 2200 SemcargaSemcargaV I (V) 17 18 19 20 18 20V O (V)I RL (mA)I RS (mA)I Z (mA)P Z (mW)P Rs (mW)P O (mW)P I (W)(%)52

Aula de Laboratório 2 : Regulador SérieQuestão.1: Monte o regulador série apresentado:+ V CE -_I O+V I-R SI ZI B+V Z_V BE++V O_R LQuestão 2: Preencha a primeira parte da Tabela 1 através de medições diretas nocircuito e a segunda por análise (apresente as equações).Questão 3 : Apresente os seguintes valores dos componentes utilizados (catálogo):.TIP 121 h FE = Ic max = V CEmax = P max (25 o C)=1N4735 Vz= Iz min = Iz max = Pz= R Z =Questão 4 : Calcule os valores máximo e mínimo que o resistor R S poderia assumirneste circuito.Questão 5 : Explique por que a tensão V O não permaneceu constante quando atensão de entrada variou de 9 a 12V. Calcule a regulação de linha.Questão 6 : Explique por que a tensão V O não permaneceu constante quando a cargavariou da carga máxima (R L =22) até a situação sem carga. Calcule a regulação decarga.Questão 7 : Calcule a regulação cruzada.53

Tabela 1R S () 47 47R L () 22 100 220 1000SemcargaSemcargaV I (V) 9 10 11 12 11 12V O (V)V BE (V)V Z (V)I RL (mA)I RS (mA)I B (A)I Z (mA)P Z (mW)P T (mW)P O (mW)P I (W)(%)54

Aula de Laboratório 3 : Regulador IntegradoQuestão 1: Monte o regulador apresentado:+I7805O+V I_CR LV O_Questão 2: Preencha a primeira parte da Tabela 1 através de medições diretas nocircuito e a segunda por análise (apresente as equações). Faça o mesmo para aTabela 2.Tabela 1R L () 27V I (V) 7,5 9 10,5 12 13,5 15 16,5 18 20 22 24V O (V)V IO (V)I O (mA)P O (mW)P CI (W)P I (W)(%)T J ( o C)55

Tabela 2R L () s/ carga 27 13,5 9 6,7 5,4 4,5 3,8V I (V) 24 8,0V O (V)V iO (V)I O (mA)P O (mW)P CI (W)P I (W)(%)T J ( o C)Questão 3. Calcule a regulação de linha e a regulação de carga (para faixa de tensõesantes da proteção térmica do CI atuar).Questão 4 : Faça o gráfico da potência dissipada no CI em função da sua temperaturade junção56