Otimizando o desempenho de reguladores de três terminais (ART721)

Escrito por Newton C Braga

Em seu Application Note 2,a Linear Technology (www.linear.com) descreve diversos procedimentos para se otimizar a utilização e desempenho de reguladores lineares de tensão de três terminais. Se bem que as configurações sugeridas tomem por base os componentes dessa empresa, nada impede que elas sejam adaptadas para outros tipos de reguladores. Neste artigo resumimos essas configurações, sendo que os leitores que dominarem o inglês podem acessar a documentação completa no site da empresa. Se bem que o artigo não seja recente, em nossa atualização de 2012 encontramos poucas alterações e observações; Evidentemente, devem existor outros circuitos da mesma empresa mais recentes. Sugerimos que o leitor consulte a Linear antes de pensar num projeto com este circuito.

Certamente ao se utilizar um regulador de tensão de três terminais, a primeira dificuldade que pode surgir é a de se obter mais corrente do que um único regulador pode fornecer, e portanto obter-se mais pela associação de diversos reguladores.

Para esta finalidade, devemos garantir uma correta distribuição da corrente entre os componentes utilizados o que pode ser conseguido com a ligação de resistor de saída de muito baixo valor, conforme mostra o circuito da figura 1.

Neste circuito, temos dois reguladores de 5 V que, ligados em paralelo podem fornecer uma corrente de saída de até 15 A.

 

Figura 1 - Ligando reguladores em paralelo.
Figura 1 - Ligando reguladores em paralelo.

 

Uma outra maneira de se aumentar a capacidade de corrente de saída, sem a necessidade dos resistores divisores consiste na utilização de um transistor shunt de alta corrente, conforme mostrado no circuito da figura 2.

 

Figura 2 - Outra configuração para se obter mais corrente de um regulador.
Figura 2 - Outra configuração para se obter mais corrente de um regulador.

 

Neste caso, o transistor Q1, que vai conduzir a corrente principal deve ser montado num excelente dissipador de calor. Veja que a thermoswitch montada no dissipador desativa a fonte em caso de um sobreaquecimento devido a problemas de sobrecorrente ou outro.

Esta configuração, com os componentes indicados pode fornecer correntes de saída até 12 A e tensão regulada de 5 V. O transistor 2N2222 tem por finalidade habilitar a fonte por um sinal externo. Esta habilitação ocorre com um sinal no nível baixo, conforme indicado no diagrama.

Outra configuração com capacidade de alta corrente e indicada para tensões maiores de entrada é a mostrada na figura 3.

Neste circuito, temos na entrada um transistor Darlington de alta potência que faz a redução inicial da tensão de entrada. Veja que este transistor deve ser dotado de um excelente dissipador de calor pois a potência dissipada é o produto da diferença da tensão de entrada e saída pela corrente do circuito. A tensão de entrada no regulador é dada pelos zeners e a tensão de saída ajustada no trimpot de 2k.

A corrente de carga deste circuito pode chegar aos 12 A, já que o sistema faz com que o regulador de três terminais atue como referência para o transistor Darlington de potência.

 

Figura 3 - Regulador de alta potência com  transistor Darlington.
Figura 3 - Regulador de alta potência com transistor Darlington.

 

Uma técnica que reduz a dissipação consiste em se trabalhar com um circuito chaveado, o que pode ser conseguido com o circuito da figura 7.

Neste circuito, em lugar de diodos convencionais na retificação são usados SCRs que fazem o chaveamento de modo a se obter a tensão média no circuito num valor baixo, mas sempre acima do necessário para garantir o funcionamento da fonte.

O ponto de chaveamento é obtido pela tensão de referência na saída processada por três amplificadores operacionais e aplicada aos Gates dos SCRs através de um transformador de pulsos.

Este circuito pode ser ajustado para fornecer tensões de saída de 0 a 35 V com correntes até 10 A.

 

Figura 4 - Fonte com chaveamento para se obter maior eficiência.
Figura 4 - Fonte com chaveamento para se obter maior eficiência.

 

Na figura 5 temos um circuito que elimina a necessidade de se usar o transformador de disparo para os SCRs.

 

Figura 5 -Circuito que elimina a necessidade do transformador de pulsos.
Figura 5 -Circuito que elimina a necessidade do transformador de pulsos.

 

Finalmente, temos na figura 6 um circuito que é indicado para o fornecimento de uma saída de alta tensão de 100 V. A tensão de entrada deste circuito é de 120 V obtida de um circuito retificador de onda completa com quatro diodos a partir de um transformador de isolamento. O transistor Darlington é responsável pela redução da tensão de entrada ao regulador de três terminais de modo que ele opere dentro de suas características de baixa tensão.

Este transistor aplica uma tensão de 30 V na entrada do regulador de três terminais.

 

Figura 6 - Configuração para obtenção de alta tensão.
Figura 6 - Configuração para obtenção de alta tensão.