A forma mais comum de se aumentar ou reduzir tensões sem o uso de transformadores tradicionais formados por bobinas e núcleos pesados é através de conversores de estado sólido, multiplicadores de tensão e outras configurações que além de complexas, nem sempre podem eliminar a necessidade de um indutor ou outro componente do mesmo tipo.
Uma saída para a alimentação de cargas de muito baixo consumo, como circuitos integrados CMOS e outros que exigem correntes da ordem de microampères é através do uso de um transformador piezoelétrico.
Podendo ser considerado um transformador “de estado sólido” , ele não faz uso de bobinas ou materiais ferrosos, podendo facilmente converter tensões sob regimes de baixas correntes.
Trata-se, portanto, de uma solução interessante para alimentar circuitos de baixa potência.
O fato de que, ao ter aplicada uma tensão uma cerâmica piezoelétrica se deforma, e da mesma forma, ao ser deformada, aparece em suas faces uma tensão é bem conhecido de todos os leitores, conforme mostra a figura 1.
Podemos aproveitar esse efeito piezoelétrico para converter tensões de uma forma muito simples.
Conforme mostra a figura 2, o enrolamento (virtual) de nosso transformador será formado por dois eletrodos colocados em pontos apropriados de um pedaço de cerâmica piezoelétrica.
Noutra parte da mesma cerâmica teremos o enrolamento secundário (virtual) que será formado por dois eletrodos colocados no mesmo material.
Quando aplicarmos nos eletrodos que formam o primário uma tensão alternada de frequência apropriada a cerâmica se deforma produzindo ondas mecânicas que se propagam através do material.
Essas ondas provocam justamente a deformação do material entre as placas que formam o secundário, onde então aparece uma tensão.
Uma outra possibilidade interessante de montagem é a mostrada na figura 3.
Dois transdutores piezoelétricos são colocados um ao lado do outro, sendo um o primário do transformador e o outro o secundário.
Entre eles existe um isolamento, o que garante que primário e secundário sejam eletricamente isolados.
Aplicando-se uma tensão alternada no primário ela faz com que o transdutor produza ondas sonoras (mecânicas) que se propagam até o segundo transdutor.
Podemos dizer que ele funciona como um microfone, convertendo essas ondas mecânicas num sinal elétrico que pode ser usado para alimentar um circuito externo.
Um circuito prático de aplicação é mostrado na figura 4, onde o resistor de entrada pode ter seu valor alterado em função da carga alimentada e das características dos transdutores usados.
Para uma carga de 1 M ohms, por exemplo, com uma entrada de 220 V pode-se ter uma tensão de saída de aproximadamente 6 V com o circuito indicado.
Com cargas maiores, por exemplo, 10 k ohms, a tensão contínua obtida cai para algo em torno de 1 V.
Evidentemente, em função da aplicação, pode-se estudar o uso de transdutores diferentes, obtendo-se assim maior rendimento.
O máximo rendimento desse tipo de dispositivo é obtido quando a frequência do sinal aplicado ao primário (virtual) é a frequência de ressonância da cerâmica.
Nessas condições as vibrações mecânicas têm a máxima amplitude e a transferência de energia é máxima.
Ver também;
• Transformadores (288)
• Efeito piezoelétrico (259)
• Transdutores Piezoelétricos (593)
