Sugerimos alguns circuitos simples com os quais podemos obter tensões estabilizadas sob regime de altas correntes.
Nos reguladores de tensão em paralelo um diodo Zener atua como resistor variável, formando um divisor de tensão em que a corrente circulante varia em função da corrente de carga, mantendo entretanto sua soma constante (figura 1).
Com isso, na ausência de carga, para que a tensão de saída seja constante, o diodo zener conduz a máxima corrente, ou seja, apresenta resistência mínima, dissipando consequentemente a maior potência.
A medida que a corrente de carga sobe, de modo a manter a resistência do divisor constante, reduz-se automaticamente a corrente pelo diodo Zener e, por isso, sua potência dissipada.
Nas aplicações práticas o uso de um simples diodo zener neste circuito não é das mais recomendáveis, dada a necessidade de ser este componente capaz de dissipar uma potência tanto mais elevada quanto maior for a corrente de carga.
Entretanto, podemos conseguir uma estabilização de tensão por este processo usando um diodo zener de baixa potência se o associarmos a um transistor.
Assim, pode-se usar um zener de 400 mW na obtenção de potências de 10 W e, com diodos de 1 w, empregando transistores apropriados, podemos obter tensões estabilizadas sob potências de até 40 ou 50 Watts.
O CIRCUITO
Tanto transistores PNP como NPN podem ser empregados na obtenção de tensões estabilizadas por este processo. A escolha do transistor dependerá, evidentemente, da corrente de carga e da tensão desejada para sua alimentação.
Para a configuração com transistores NPN, podemos usar o transistor ADl162 ou BDN161 na regulagem de correntes de até 500 mA.
Obs. Versões modernas podem usar o TIP31 ou BD135
Com o transistor 2N3055 podemos facilmente estabilizar tensões sob correntes de até uns 5 ampères.
Para o caso de se usar transistores PNP, podemos usar o AD162 ou BDP162 para a estabilização de tensões sob correntes de até 500 mA e o AD149 para correntes maiores (figura 2).
Em todos os casos, devemos observar que os transistores devem ser montados em dissipadores de calor de boas dimensões já que, conforme vimos, na ausência de carga, toda potência fornecida pela fonte é dissipada no transistor.
CÁLCULO DA TENSÃO ZENER
A escolha da tensão zener para o diodo deve ser feita em função da tensão de saída desejada para a fonte e em função da tensão base-emissor do transistor empregado.
Para os transistores de germânio, a tensão base-emissor (VBE) é da ordem de 0,3 Volts, sendo de 0,7 Volts para os transistores de silício.
VBE Transistores de silício 0,7 Volts
VBE Transistores de germânio 0,3 Volts
A tensão Zener (Vz) será dada pela seguinte expressão:
vz = Vs - VBE
onde:
VS = tensão de saída estabilizada
VBE = tensão base-emissor do transistor empregado
O resistor R deve ser calculado em função da tensão de entrada e da corrente máxima de saída da fonte que será a corrente máxima circulante pelo transistor na aplicação.
Podemos obter algebricamente seu valor, dividindo a queda de tensão sobre ele pela corrente máxima da fonte. A queda de tensão é a diferença de valores obtida entre a tensão de entrada e a tensão de saída da fonte.
R = (VE – VS) / I
onde:
VE = tensão de entrada
VS = tensão de saída
I = corrente máxima da fonte (e do transistor)
A potência dissipada por este resistor, que também deve ser calculada, é dada por:
P = R x I2
EXEMPLO PRÁTICO
Desejamos usar o transistor 2N3055 na obtenção de 6 Volts estabilizados a partir de uma tensão de entrada de 9 Volts sob corrente de 2 ampères.
a) Cálculo da tensão Zener:
Vz = Vs - Veb
V2 = 6 - 0,7 = 5,3 V
Diodos Zener de 5,1 ou 5,6 V © 400 mW poderão ser usados.
b) Determinação de R
R = (9 – 6) / 2
R = 3/2
R = 1,5 ohms
c) Potência dissipada no resistor:
P = R x I2
P = 1,5 x 4
P = 6 W
Um resistor de 1,5 V © 10 W pode então ser usado (figura 3).
Observação: uma das maiores vantagens deste tipo de regulador, além de sua simplicidade, é o fato de que, na configuração PNP, o coletor é ligado diretamente à massa e como este, geralmente, tem conexão elétrica com o invólucro de transistor, elimina-se a necessidade de isolamento entre o transistor, o dissipador e entre este e o chassi.
