Este circuito pode ser usado numa infinidade de aplicações importantes que envolvam a conversão de tensões contínuas. De fato, a partir de uma tensão contínua de entrada de 6 volts ele pode fornecer qualquer tensão entre 0 e 30 V de saída (contínuos) sob correntes de até 500 mA. Trata-se basicamente de uma fonte chaveada com características de circuito elevador com regulador de tensão ajustável na saída.
Se você precisa de uma alta tensão contínua de até 30 Volts sob corrente de até 500 mA para alimentar um circuito eletrônico mas só dispõe de uma fonte de 6 V (bateria ou pilhas grandes, por exemplo) este circuito pode ser a solução de seu problema.
Se um determinado equipamento tem uma fonte de 6 volts mas você está agregando-lhe algum tipo de circuito que funcione com uma tensão contínua mais alta, este circuito pode ajudá-lo, aproveitando a mesma fonte.
O que descrevemos neste artigo é um circuito elevador de tensões contínuas ou "up-converter" do tipo chaveado que se caracteriza pelo seu excelente rendimento e ainda pela não necessidade de se usar transformadores ou outros componentes caros e volumosos.
Usando um circuito dedicado para a conversão e outro para a regulagem, a conversão tem um excelente rendimento o que é muito importante se a fonte usada for uma bateria ou conjunto de pilhas grandes.
COMO FUNCIONA
A base do circuito elevador de tensão ou conversor é um circuito integrado TL497 da Texas Instruments que tem o diagrama interno mostrado na figura 1.
Este circuito integrado consiste num regulador de tensão comutado como uma eficiência de 60% ou maior e pode operar com correntes de saída de até 500 mA.
Além de limitação de corrente este circuito tem uma entrada de controle (pino 2) que possibilita sua inibição a partir de circuitos TTL.
A frequência de operação do oscilador interno que controla o chaveamento é determinada pelo capacitor C2. Para 220 pF o tempo de chaveamento ou "on-time" será da ordem de 20 us. No entanto, o circuito integrado em questão admite capacitores na faixa de 200 pF à 2 nF para esta função.
O circuito integrado TL497 na configuração básica que usamos nesta aplicação pode operar com tensões de entrada de 4,5 a 12 volts.
O ponto de disparo do circuito comparador e portanto a tensão de saída deste regulador é ajustada em P1.
A saída de tensão da ordem de 30 volts é obtida no pino 6 e aplicada a um circuito regulador de tensão ajustável do tipo L200. Na verdade, podem ser usados outros reguladores de tensão nesta função, inclusive do tipo fixo, caso o leitor necessite de uma tensão fixa.
Outra possibilidade de uso é sem o circuito regulador de tensão, caso a tensão obtida na saída do TL497 já sirva para a aplicação pretendida.
O circuito regulador de tensão L200 tem seu ajuste feito por meio do potenciômetro P2.
Um capacitor de desacoplamento (C5) é colocado na saída.
O reator XRF de 150 uH é um elemento importante deste circuito sendo responsável pela produção da alta tensão de chaveamento pelas suas características de indutância.
MONTAGEM
Na figura 2 temos o diagrama completo do nosso conversor.
A montagem pode ser feita numa placa de circuito impresso, conforme mostra a figura 3.
O circuito integrado CI-2 deve ser dotado de um dissipador de calor apropriado. Os resistores são todos de 1/8W ou maiores e tanto P1 como P2 podem ser potenciômetros ou trimpots conforme a aplicação.
As tensões mínimas de trabalho dos capacitores eletrolíticos são dadas na relação de material e C2 pode ser cerâmico ou styroflex.
XRF tanto pode ser um microchoque comercial como pode ser "fabricada" em casa enrolando-se umas 100 espiras de fio esmaltado 32 num resistor de 100k ? x 1/2 watt.
O conjunto cabe facilmente numa pequena caixa plástica, caso o leitor deseje fazer seu uso de forma separada. No entanto, dependendo do uso a placa pode caber facilmente na caixa do aparelho com que deve funcionar.
A placa de circuito impresso deve ser elaborada com cuidado, observando-se a largura das trilhas que operam com correntes mais intensas e também seu comprimento. O fato do regulador comutado operar em frequência relativamente elevada deve ser considerado, pois capacitâncias parasitas podem causar instabilidades e até a irradiação de sinais capazes de interferir em equipamentos próximos.
PROVA E USO
Ligue a entrada do circuito numa fonte de 6V com pelo menos 1A de corrente. Ajuste P1 para obter a máxima tensão de saída no pino 6.
Depois, verifique a faixa de regulagem de P2.
Comprovado o funcionamento é só usar o aparelho, lembrando que não se pode criar energia. Assim, a potência de saída será sempre menor que a potência de entrada.
LISTA DE MATERIAL
Semicondutores:
CI-1 - TL497 - circuito integrado - regulador chaveado
CI-2 - L200 - circuito integrado, regulador de tensão linear
Resistores: (1/8W, 5%)
R1 - 1 ohm
R2 - 22 k ?
R3 - 1 k ?
R4 - 820 ?
P1, P2 - 10 k ? - potenciômetros ou trimpots
Capacitores:
C1 - 1 000 uF/6V - eletrolítico
C2 - 220 pF - cerâmico ou styroflex
C3 - 470 uF/35 V - eletrolítico
C4 - 100 nF - poliéster
C5 - 100 uF/35 V - eletrolítico
Diversos:
XRF - 150 uH - ver texto
Placa de circuito impresso, radiador de calor para o circuito integrado, caixa para montagem, fios, solda, etc.
