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O REGULADOR DE
  VOLTAGEM

O REGULADOR DE
   VOLTAGEM




   JOSÉ CARLOS MIRANDA

  Aprenda quase tudo sobre:
REGULADORES DE TENSÃO DE TRÊS TERMINAIS
 kIT DIDÁTICO PARA MONTAGEM DE SUA PRIMEIRA
       FONTE AJUSTÁVEL E ESTABILIZADA .




Tudo o que você precisa saber para fazer sua fonte de tensão
                        regulada . . .




                   Positivo               Negativo




                Reguladores de Voltagem de 3 terminais.
O regulador de voltagem é um dos componentes mais comuns colocados em um projeto. É o
coração do que nós chamamos de fonte de alimentação ele permite que tenhamos
praticamente qualquer valor de voltagem desejada (dentro dos limites de suas características)
para um circuito com excelentes taxas de regulação de voltagem, filtragem e proteção contra
curto circuito e excesso de aquecimento.
Os únicos componentes que precisam ser acrescentado para termos uma fonte de
alimentação partindo de uma energia alternada é, transformador, diodos ou ponte retificadora
e três capacitores com estes materiais teremos uma fonte de alimentação completa de alta
qualidade e estabilidade.
Nas fotos abaixo podemos visualizar os dois tipos de encapsulamento mais popular para o
regulador de voltagem.
A única diferença entre ambos é a capacidade do fornecimento de corrente:




O circuito integrado 78L05 da foto acima tem encapsulamento tipo TO92 e è um regulador
positivo de 5v, com capacidade de fornecer correntes máximas de 100mA, o regulador é
semelhante em sua forma exterior a um transistor pequeno (tipo BC 547 ou 337 entre outros) .

Já o regulador 7805 com encapsulamento TO220. e é um regulador de positivo de 5v, porem
pode fornecer corrente bem maiores que o encapsulamento TO92 chegando até o limite de 1
amper.
Os reguladores fixos de 3 pinos existem em outras voltagens como: 6v, 8v, 9v, 10v, 12v, 15v,
18v, 24v, e podem ser reguladores negativos ou positivos, os reguladores positivos são com
denominação 78xx onde o xx indica o valor da tensão, já os reguladores negativos tem a
denominação 79xx.
Dentro da série de reguladores de voltagem de três terminais existem os reguladores de
voltagem ajustáveis que são projetados para permitir um ajuste da tensão de saída entre 1.2v
a 37v e como os reguladores da serie fixa estes também estão disponibilizados em versão de
regulador positivo designado como 317 e regulador negativo pelo prefixo 337.
Praticamente a mesma variação de voltagem e desempenho destes reguladores ajustáveis
pode ser criado usando o integrado 7805 com mais alguns componentes, logicamente que a
menor tensão de saída será 5 volts e poderá ser ajustado até 37 volts.
Mas o fato mais importante para se lembrar é que os terminais exteriores são diferentes para
cada série de reguladores fixos e ajustáveis.
Isto evita que ao ser colocado o tipo incorreto na placa de circuito impresso o resto do circuito
venha a se danificar.
Basicamente são invertidos a entrada e o terra na comparação entre os dois integrados da
série fixa, mas por haver esta diferença entre os terminais sempre consulte um catalogo para
identificar os terminais do encapsulamento.
Nota: O terminal de Terra também é chamado o terminal Comum.
No desenho abaixo apresentamos os reguladores de três terminais positivos e negativos.

                  REGULADOR DE VOLTAGEM DE 3 TERMINAIS
Na tabela abaixo temos a especificação de cada tipo com encapsulamento TO 220 e
 acrescentamos que para todos eles a máxima tensão de entrada suportada é 37
                                      volts.




                Tipo       Tensão    Corrente   Encapsulamento
               Numero
                 7805       +5V        1A           TO-220
                 7806       +6V        1A           TO-220
                 7808       +8V        1A           TO-220
                 7810      +10V        1A           TO-220
                 7812      +12V        1A           TO-220
                 7818      +18V        1A           TO-220
                 7824      +24V        1A           TO-220
                 7905       -5V        1A           TO-220
                 7906       -6V        1A           TO-220
                 7908       -8V        1A           TO-220
                 7912      -12V        1A           TO-220
                 7915      -15V        1A           TO-220
                 7918      -18V        1A           TO-220
                 7924      -24V        1A           TO-220
                          +1.2V a
                LM317T                1.5A          TO-220
                           +37V

                LM337T
                          -1.2V a     1.5A          TO-220
                           -37V
Na tabela abaixo temos a especificação de cada
               tipo com encapsulamento TO 92 e acrescentamos
                que para todos eles a máxima tensão de entrada
                              suportada é 37 volts.
               Tipo
                     Voltagem Corrente Encapsulamento
              Numero
                78L05      +5V      100mA          TO-92
                79L05      -5V      100mA          TO-92
                78L12     +12V      100mA          TO-92
                79L12      -12V     100mA          TO-92



 Um circuito típico para um regulador positivo de 5 volts é mostrado
                               abaixo:




                          100nF multicamada

Um capacitor de 100nF multicamada deve ser utilizado bem próximo
aos terminais de saída e comum do regulador para evitar oscilações
em alguns casos quando está ligado a circuitos de RF utiliza-se um
capacitor polarizado de tântalo de 10uF em paralelo.
Nesta foto temos o regulador 7805 preso a um dissipador utilizando-
se da pasta térmica para melhorar o acoplamento mecânico entre as
duas peças (regulador e dissipador) melhorando a transferência de
calor ,


Aqui vão as dicas importantes :

1º.) Determine a tensão e a corrente necessárias para alimentação
de seu projeto.

2º.) Regulação da linha de entrada do transformador
É a variação que ocorre na linha elétrica da concessionária em
virtude de fatores como distancia e horários e é refletida na saída do
transformador utilizado para a fonte de alimentação esse fator é
estabelecido como sendo no máximo 10% a menos, dai se faz
presente a necessidade de incluir estes dados nos cálculos.
Trocando em miúdos, as 16 horas temos uma tensão de entrada no
primário da fonte de
125 volts e a saída do secundário é 10 volts, as 19 horas horário de
pico de consumo de energia elétrica ao invés de 125 volts teremos
apenas 112,5volts e no secundário teremos 9 volts.

3º.) O fator de regulação do transformador:
É a variação que ocorre com a tensão na saída do transformador
quando ele é medido sem nenhuma carga colocada em sua saída e
quando é colocada a carga máxima pretendida.
O ideal seria que está tensão fosse igual para os dois modos mas isto
implicaria em um custo alto para o transformador mas ele teria
excelentes qualidade e trabalharia frio sem esquentar, mas não é o
que encontramos por ai onde temos transformadores trabalhando
com taxas de 50 a 60% de regulação para você ter uma idéia disto
vamos dizer um transformador sem carga produz 20 volts em sua
saída, mas quando o colocamos provendo energia para a carga
máxima está tensão diminui para 10 volts, ai pela matemática temos
uma regulação de 50% não se assuste estas taxas são normais para
as fontes de tomadas que são vendidas pelos marreteiros de todo o
Brasil e só nos trazem dor de cabeça, queima de equipamentos,
incêndios e desemprego. Sempre de preferência a um transformador
com taxas de regulação melhores que 20% podem ser mais caros
mas você economiza em outros materiais.

4º.) Escolha da Retificação:
Os diodos ou a ponte retificadora deve ser escolhido de modo que a
capacidade de corrente e a tensão a qual estejam submetidos fique
no mínimo 30% acima da capacidade máxima necessária, consulte
a necessidade de usar um dissipador para eles.

5º.) Escolha do capacitor de Filtragem:
Utilize como parâmetro para definir o condensador de filtragem o
valor de 2.200uF por amper consumido, portanto se precisamos de 2
amper utilizaremos um capacitor de 4.400uF. ou o mais próximo
deste, quanto ao valor da tensão do capacitor deve ser pelo menos
60% maior do que a tensão de saída máxima do transformador (sem
carga).


Vamos a um Exemplo:

Minha necessidade :
fonte com uma saída de 12volts estabilizada com consumo oscilando
entre 400ma. e 1 amper de saída.

Determinando o valor da tensão de saída do transformador.
Primário do transformador, em concordância com a energia entregue
pela concessionária de energia da região, (pode ser 110v, 125V, 220V
ou 250V)
Secundário = tensão requerida na saída da fonte. 12 volts, + 3 volts
(valor mínimo indicado pelo fabricante do regulador como necessário
para que o regulador funcione adequadamente), + 1,4 volts
(correspondente a queda de tensão nos diodos da ponte retificadora),
+ 1,25volts (correspondente a regulação de linha comumente em
torno de -10 %).

Fazendo as contas chegaremos ao resultado que a Tensão necessária
para o secundário do transformador será de 18,1 volts

Determinando o tipo de diodo ou ponte retificadora a ser usado:
Selecionado através de especificação do fabricante foi escolhido a
utilização de 4 diodos 1N4007 com capacidade de corrente para 1
amper e tensão de 1.000volts e um preço bem pequeno.

Determinando a capacidade do capacitor de filtragem.
A capacitância necessária para o eletrolítico fazer a filtragem esta na
ordem de 2.200uF por amper de consumo na saída, portanto o
capacitor exigido pelo nosso projeto é de 2.200uF.
se a necessidade fosse 500ma.o valor do capacitor seria 1.100uF.

Determinando a tensão de trabalho deste eletrolítico.
Tensão necessária para o eletrolítico é igual a:
tensão de saída do transformador 18,1 - 1,4 volts da queda de tensão
dos diodos, + 3,6 volts correspondente a taxa de aproximadamente
20% de regulação do transformador multiplicado por 1,27 calculando
chegamos a 25,781volts tensão mínima necessária não danificar o
dielétrico, nos capacitores a melhor forma de arredondamento e para
cima, pois se o dielétrico romper o capacitor eletrolítico literalmente
estoura.
O regulador de voltagem faz com que o projeto de uma fonte de
alimentação seja relativamente simples.
Porém, antes de nós entendermos o relativamente muito simples, são
várias as características e peculiaridades que devem ser levados em
consideração.
1. A parte da fonte de alimentação deve ser compacta com trilhas
bem dimensionadas e curtas de forma que os condensadores possam
executar sua função de remover as oscilações e dar estabilidade.
2. O regulador deve ter dissipador de calor de forma que você possa
segurar entre os dedos durante pelo menos 30 segundos.
3. A voltagem de entrada deve ser pelo menos 5v acima da voltagem
pretendida na saída. Porque a ponte retificadora de diodo ocasiona a
queda de aproximadamente 1,5volts e o regulador necessita de pelo
menos mais 3,5volts para fazer seu trabalho de regular.
Há quatro pontos importantes para se lembrar ao projetar uma fonte
de alimentação:
1. o regulador deve estar perto da extremidade da placa de circuito
impresso assim pode ser preso a um dissipador de calor.
2. o dissipador também deve ser preso a placa de circuito impresso
de forma que de rigidez mecânica ao conjunto evitando assim a
quebra dos terminais do circuito integrado.



3. os capacitores de 2200uF e 100nF(este tem a finalidade de evitar
que o integrado produza oscilações internas) devem ser montados
perto do regulador.
4. a voltagem de entrada deve ser mais alta que a saída para permitir
a queda de tensão da ponte retificadora e o regulador.
O mínimo para uma saída regulada de 5v estabilizada e regulada é 7v
de tensão alternada na saída do transformador ou 9v de tensão
retificada após a ponte de diodos .
O desenho abaixo temos um circuito regulador 7805 montado em
uma placa para circuitos experimentais.
Este não é o mesmo circuito como mostrado acima onde o capacitor
multicamada de 100nF na saída foi substituído com um capacitor
eletrolítico.
Este tipo de montagem só é satisfatório para uma saída de baixa
corrente uma vez que o 7805 não está montado com nenhum
dissipador.




            O 7805 montado em uma placa experimental

O circuito abaixo é montado em um a pequena placa de circuito
impresso e utiliza uma ponte retificadora tipo W 04 com capacidade
de corrente de 1,5amper e suporta uma tensão máxima de 40volts
AC, o capacitor de filtragem é um eletrolítico de 2.200uF, e para
suprimir possíveis oscilações internas utiliza um capacitor eletrolítico
de 100uF no lugar do multicamadas, é utilizado um resistor de 220
Ohms para limitar a corrente do LED que serve de indicador da
presença de tensão..
O circuito desta placa está logo abaixo.




             Um modulo de fonte com o integrado 7805
O diagrama esquemático da foto acima.


A parte maravilhosa da eletrônica é sua natureza universal.
Imagine se cada país tivesse o seu próprio código de cores para
resistores !
O mesmo se aplica aos desenhos de diagramas do circuito.
São todos feitos em uma linguagem globalizada com pequenas
variações que não impedem o entendimento geral do circuito.




AUMENTANDO A VOLTAGEM DE SAÍDA

O modo de funcionamento convencional do 7805 é este:
Mantém uma voltagem de 5v regulada que pode ser medida entre a
saída e o terra (terminal comum).
Para aumentarmos a tensão de saída do regulador utilizamos um
pequeno truque manejando a referência que vai para o terminal
comum (terra) deixando este terminal com uma referência de tensão
maior do que o terra.
Portanto se a voltagem no terminal comum é aumentada, a voltagem
de saída será 5v mais a tensão aumentada no terminal comum.
Os 7805 sempre mantêm 5v muito bem regulados entre a saída e o
terminal comum.
Este procedimento serve para todos os reguladores fixos da série,
78xx e 79xx.
No circuito abaixo mostramos como se produz uma saída de 12v
com um regulador fixo de 5 volts.
Fonte de Alimentação de 1 amper 12v .

Qualquer voltagem entre 5v e 30v pode ser obtida por este método,
sendo limitado apenas pelos resistores fixos que podem dar valores
bem esquisitos mas você pode substituir o resistor fixo por um
variável (trimpot ou potenciômetro).
Desta forma você pode ter a tensão que quiser na saída do regulador.

A voltagem de saída é determinada através de dois resistores
funcionando como DIVISOR de TENSÃO.
Os Cinco volts sempre estão presentes do outro lado do resistor de
120R e se outro resistor é colocado em série, terá uma voltagem
proporcional.
No circuito acima, são desenvolvidos 7v pelo resistor 180R no pino de
referencia do regulador, totalizando 12v na saída.
Para aumentar ou diminuir a voltagem, só é necessário mudar o
resistor de 180R, o resistor de 120R permanece inalterado.
Se o resistor for aumentado para 220R, a voltagem de saída será
14v, com 330R, a voltagem de saída será 18v.
O resistor que vem da linha do comum (Terra) pode ser um
potenciômetro.
Isto produzirá uma saída de voltagem ajustável.
O resistor limitador de corrente para o LED também terá que ser
aumentado de forma que a corrente permitida ao LED não seja
ultrapassada.
Um multímetro pode ser colocado na saída para monitorar a voltagem
e corrente consumida pela carga.
Há só um problema com uma fonte de alimentação ajustável.
O regulador deve ter um Dissipador grande o suficiente para dissipar
na pior condição.
Além disso, a voltagem de saída deve ser suficiente para satisfazer a
máxima saída de voltagem.




FONTE DE TENSÃO COM SAÍDA AJUSTÁVEL
A voltagem de SAÍDA pode ser ajustada (variada) de 5v a 24v por
um potenciômetro conectado à linha comum (terra) do regulador.
A voltagem de entrada e o Dissipador de Calor do regulador devem
estar dimensionadas para a voltagem de saída e corrente.
Algumas vezes podemos ter a impressão que a corrente entregue na
saída não é a especificada em sua característica ou seja 1 Amper, isto
se deve ao fato que existe uma relação de capacidade de potencia no
regulador que no caso do 7805 está em torno de 8 watts portanto se
colocarmos uma tensão em torno de 30 volts dc em sua entrada (o
Maximo suportado na entrada é 37volts) o regulador terá uma
diferença maior de tensão para regular, e quando faz essa regulagem
essa energia que está a mais se transformara em calor limitando a
capacidade de corrente na saída, neste caso especifico com entrada
em torno de 30 volts teremos na saída do 7805 uma corrente
disponível de apenas 100miliamper,




 Fonte de Alimentação Ajustável com resistor variável de 5v a 24v .

ATENÇÃO PERIGO, PERIGO, PERIGO!
Como já é de nosso conhecimento o terminal comum dos
reguladores são os responsáveis pela tensão presente no terminal de
saída do regulador portanto jamais devemos deixá-lo desligado de
alguma referencia pois a tensão de saída será a mesma presente na
entrada do regulador.
O circuito abaixo é perigoso por esse motivo! Portanto Não use se
não souber.
No circuito abaixo a saída de tensão quando passa de uma posição
para a outra no giro da chave rotativa entrega na saída a mesma
voltagem da entrada pelo breve momento do giro da chave, isso
acontece porque o terminal comum fica desconectado da linha de
terra durante a rotação da chave, permitindo que toda a tensão de
entrada vá para a saída, este tipo de problema do circuito pode ser
evitado utilizando-se uma chave rotativa com característica curto
circuitante na passagem de uma posição para outra.
Se a voltagem de entrada for 36v , a saída de um regulador 7805
subirá para 36v quando o interruptor do seletor é mudado de uma
posição a outro. Desta forma, qualquer projeto que a ele estiver
ligado pode ser danificado imediatamente!
EXCESSO DE VOLTAGEM


Se qualquer fonte de alimentação é elaborada com uma voltagem 4v
superior a voltagem de saída, isto é chamado excesso de voltagem e
pode causar problemas de aquecimento do regulador.
 A maioria dos circuitos não tem uma corrente fixa e assim é
impossível especificar um dissipador de tamanho correto para todas
as aplicações.
O modo mais simples de determinar o tamanho do dissipador é poder
segurá-lo constantemente com a mão. Se você não conseguir segurá-
lo, é porque o regulador está adquirindo cada vez mais calor e é
preciso aumentar a área de dissipação.
O calor gerado pelo regulador se deve simplesmente a uma questão
do regulador estar funcionando fora da faixa de voltagem adequada
ou no seu limite de corrente.
Mas vamos deixar de lado este assunto complexo que gera muita
discussão e partir para o lado pratico.

1º A única coisa que nós podemos dizer para facilitar é a necessidade
de manter a voltagem de entrada tão baixa quanto possível sem que
percamos a regulação, o requerido para que o regulador funcione
adequadamente é 3 volts a mais no terminal de entrada do regulador
em relação a sua saída.

2º Todo volt colocado acima deste mínimo será perdido como calor
no regulador e se 1 amper estiver fluindo pelo regulador, o
desperdício de potencia do regulador será de 1 watt.

3º Devemos ficar atentos a qualidade do transformador (fator de
regulação) utilizado bem como a tensão mínima que ele terá quando
estiver trabalhando em regime de plena carga e a tensão máxima
produzida por este transformador em aberto (pois pode acontecer
deste transformador ter uma queda de tensão muito grande não
sobrando os três volts a mais necessários no terminal de entrada do
regulador para que ele faça seu trabalho).
4º Determinação do dissipador: Para determinarmos o tamanho do
dissipador é necessário saber quantos volts teremos de diferença
entre o terminal de entrada e o terminal de saída do regulador e está
tensão é determinada pela soma da tensão mínima de 3 volts com a
soma da diferença de tensão para plena carga e sem carga.É por
Isso que o modo prático para conferir se está tudo bem é sentir a
caloria do dissipador. E não se preocupe quanto ao aquecimento pois
7805 têm internamente um circuito de proteção térmica quando a
temperatura alcança um determinado valor ele bloqueia a tensão de
saída e ao esfriar libera novamente a tensão. É obviamente
importante que o regulador não trabalhe nesta condição.Esta
proteção é muito importante pois evita a destruição do circuito
regulador.

Mas falando em proteção o 7805 bem como os demais da série
também contam com um circuito de proteção contra curto circuito na
saída, portando se a tensão de saída entrar em curto o regulador
automaticamente se bloqueia e só volta a funcionar novamente
quanto for retira o curto.


MAIS CORRENTE

Se você precisar de mais que 1 amper, o 7805 pode ser combinado com outros
componentes para entregar corrente de 3 amperes como o circuito abaixo .
A corrente é fornecida pelo TIP2955, assim os 7805 só podem ser corridos sem
um heatsink desde isto regula a voltagem.
Note porem que os diodos da ponte foram trocados por diodos que suportam 3
amperes de corrente.
Para correntes maiores que 3 amperes, podem ser colocados transistores
adicionais da a mesma forma que colocamos o primeiro mas é importante que
o ganho nos transistores sejam aproximadamente os mesmos para para
quando compartilharem da carga fiquem com a mesma temperatura.
Um diodo de 3amperes (1N 5404) comparado com um diodo de 1 Amper (1N
                                   4007).

FONTE NEGATIVA
Uma fonte negativa pode ser produzida com um 7905 regulador de voltagem.
Três coisas que têm que não podemos esquecer são:
1. conferir as conexões dos 7905 antes de ligar.
2. Os capacitores eletrolíticos e led devem ter suas polaridades observadas
uma vez que trabalha ao contrário do 7805.
3. O mesmo é valido para a ponte de diodos de forma que o negativo vai ao
pino de entrada do 7905.




         Fonte de Alimentação regulada de -5v com o 7905.


Isto cobre de forma geral as complexidades de uma fonte de
alimentação.
Quase todo projeto eletrônico precisa de uma fonte de alimentação e
contanto que você siga às regras acima, será uma tarefa simples para
você acrescentar uma fonte de alimentação em um canto de seu
projeto que produzira uma alimentação segura que não precisará de
qualquer atenção adicional, isto porque os circuitos integrados na
forma de reguladores de voltagem simplificou a elaboração destas
fontes, incorporando complexos circuitos em um único chip de três
terminais.
Um regulador de voltagem tem a capacidade de alisar uma tensão
retificada com 3v de ondulação e deixá-la com menos que 1mv. ,
Isto é uma melhoria de 3.000:1.
Ao mesmo tempo é capaz de entregar 1 amper.
Calculadora Para os Resistores do LM317-




Esta calculadora é usada para achar o valor exigido do resistor (R2)
que tem a função de deixar a saída do LM317 em um nível especifico
de voltagem.
Tipicamente R1 tem seu valor entre 220 ohms ou 240 ohms, mas
poderia ser um outro valor. Confira a Folha de Dados para mais
informação e considerações.
Coloque um valor para R2 e click em calcular.
O resultado será a tensão que o LM317 produzira em sua saída.


Notas:
Não esqueça que a voltagem de entrada do LM317 deve ser pelo
menos 2.5v maior que a voltagem de saída para uma boa regulação.
 Você pode encontrar valores ridículos com a combinação de R1 e R2.
Anote em uma folha as combinações e vá alterando os valores em
procura de algo sensato.




         Fonte Estabilizada
    Transforme uma fonte ordinária em uma fonte estabilizada

Podem ser achados Fontes de tomada em todos lugares, consistem em um transformador
colocado em uma caixa de plástico com 2 pinos com a finalidade de serem ligados
diretamente em um ponto de energia.
Eles vêm em diversos tipos de equipamento, mas uma desvantagem é o tamanho.
Alguns são muito grandes para a saída e acabam cobrindo os outros pontos de tomadas ou
interruptores acabando quase sempre por cair ao mais leve toque.
Suas características são invariavelmente de baixa qualidade, péssima regulação e filtragem,
causando roncos e até mesmo a queima de circuitos.
Nossa proposta é um regulador de ótimas características para ser utilizado em conjunto com
este tipo de fonte montado por cima ou dentro de uma caixa apropriada.
O capacitor eletrolítico de 1000uF deve ser soldado
apenas após ter sido deitado o mesmo na placa de
circuito impresso o bloco de terminal é a saida de
voltagem estabilizada.
O circuito impresso pode ser preso na caixa plastica com uma fita
                  adesiva espumada de dupla face. O trimpot 470R ajusta a
                                      voltagem de saida




                       Circuito regulador estabilizador


Muitos dos projetos que encontramos operarão muito bem com uma boa fonte regulada e
estabilizada mas porque a saída na maioria destas fontes é tão incerta, sempre hesitam em
 recomendar e acabamos por usar pilhas e baterias.
Se você conectar um amplificador, rádio ou circuito digital a uma fonte de baixa qualidade com
filtragem muito pobre você vai adquirir ruído no amplificador ou ocasionar uma operação
errada em um circuito digital.
Além disso, a maioria das fontes de tomadas entregam uma voltagem de saída que é
consideravelmente mais alto do que o especificado , quando está sem carga.
A voltagem dada a fonte é seu valor a plena carga mas quando a corrente de consumo do
circuito é baixa, a voltagem de saída é muito mais alta (até 40% maior). Evidentemente
circuitos em que são necessários uma boa estabilização como circuitos digitais TTL e alguns
chips CMOS jamais suportariam tais diferenças de voltagens assim as fontes de tomadas não
são muito populares com os consumidores.

E agora o conceito de REGULADA & ESTABILIZADA. . .

REGULADA & ESTABILIZADA
Uma fonte regulada é aquela a que podemos regular a tensão de saída a um nível desejado de
um modo prático e rápido sem esta fonte perder a estabilidade, isto é mantendo a tensão de
saída firme e constante sem subir ou descer a tensão do valor previamente ajustado desde o
menor ao maior consumo de corrente para qual a fonte foi projetada.
A diferença de voltagem efetuada entre as medidas de voltagem da saída sem nenhuma carga
conectada e com a carga máxima fornecem o fator de estabilidade e geralmente as fontes de
tomadas não são boas nesse item. Idealmente um transformador deveria ter uma variação
máxima de 10% na voltagem mas o que encontramos nos transformadores de tomadas são
estabilidades variando em torno de até 40%.
Quando mais corrente é tirada do fluxo magnético do transformador, mais depressa a voltagem
diminui.
Por exemplo, um transformador de tomada especificado para 500mA só é bom para suprir de
 200 a 300mA e um outro especificado para 800mA só é aceitável trabalhando entre 400 e
-500mA. mas os fabricantes deste tipo de fonte se valem do principio de especificar a fonte
para curtos picos de correntes fazendo a fonte de tomada aparecer com correntes
impressionantes, muitos usuários só percebem isto depois e muitos não reclamam, alguns por
falta de conhecimento outros por não encontrarem a quem reclamar o que eu sei é que em
muitos casos as fontes começam a feder e a soltar fumaça até queimar.
Sabendo disto, nós projetamos uma fonte de voltagem variável simples que transformará um
produto de qualidade muito pobre como as fontes de tomadas em algo que vale a pena ser
utilizado.
A voltagem de saída e corrente deste projeto dependerão da fonte de tomada ou transformador
utilizado, voltagem está que pode ser fixada pelo ajuste do trimpot.
Isto pode parecer surpreendente, mas a voltagem da saída determinará a corrente máxima
que pode ser drenada sem aquecer demais o regulador.
A dissipação do regulador é fixado pelo tamanho do dissipador de calor e em nosso caso o
dissipador de calor é capaz de dissipar 3 watts o que é uma elevação de temperatura
razoável.
Exatamente como isto ocorre será descrito na próxima seção.

COMO TRABALHA O CIRCUITO
O circuito regulador e estabilizador de voltagem pode utilizar qualquer transformador AC ou
fonte DC dentro das seguintes características:
Transformadores ou fontes AC com tensões de 6v ao Maximo de 37v .
Tensões DC entre 9 e 37 volts.
Corrente Limite de saída do nosso circuito 1 Amper desde que seja observada uma diferença
de 2,5 volts entre a tensão de entrada e saída do REGULADOR.
A ponte de diodo na entrada converte Tensão Alternada para Tensão Continua através da
retificação por onda completa e por isso não importa de qual modo é ligado a saída do
transformador ou fonte retificada aos terminais de entrada da ponte de diodos que sempre
estará certo..
Se uma fonte DC for usada, a ponte pode ser omitida e os terminais ligados diretamente ao
positivo e negativo do capacitor eletrolítico de 1.000uF.
Se você resolver usar usar a ponte não se esqueça que serão perdidos aproximadamente
1.2v pela queda de tensão nos diodos e isto pode reduzir a saída de tensão.
O capacitor eletrolítico de 1.000uF é satisfatório para correntes até 500mA e se você quiser
usar com uma corrente de 800mA a 1 Amper na terá que substituir por um de 2.200uF ou
somar outros 1.000uF em paralelo.
O circuito contém 2 LEDs indicadores .
O verde indica ligado e o vermelho indica sobrecarga ou curto circuito na saída e acende toda
vez que a tensão diminuir abaixo de 3 volts na saída do regulador.
A outra característica deste circuito é a voltagem variável.
Pode ser ajustado de 5v a 12v e a placa de circuito impresso contém uma escala simples ao
redor do trimpot de 500R de forma que o ponteiro é a marca no eixo de giro que indicará a
voltagem aproximada, esta escala é valida para uma entrada de 18 volts AC.
O regulador é da série positiva tipo 7805 com uma saída de tensão de 5 volts.
O princípio de operação destes dispositivos dispositivos reguladores de 3-terminais são os
vistos acima e a saída é sempre 5v mais alto que o terminal comum do regulador "Terra."
Se nós "erguermos" o terminal comum em relação ao terra, a saída também subirá.
E é desta forma que conseguimos voltagens mais altas do que o especificado para o regulador
7805 em sua saída.
Mas há uma outra coisa que é muito importante.
Está no calor produzido pelo regulador.
O calor gerado pelo regulador é a diferença da tensão de entrada pela tensão de saída do
regulador multiplicada pela corrente de saída.
Peguemos como um exemplo, tensão de entrada do regulador 15volts, tensão de saída do
regulador 12 volts sob uma corrente de 300mA, a queda de voltagem pelo regulador será de
3v (3v está no valor mínimo exigido para o correto funcionamento do regulador) desta forma o
calor gerado é de aproximadamente 3 x 0.3 = 0.9 watts (900mW).
O dissipador que acompanha o Kit é capaz de dissipar 3 watts assim nós estamos trabalhando
com folga neste caso, mas nem sempre é assim, por isso vamos ao próximo exemplo.
Peguemos como um exemplo, tensão de entrada do regulador 15volts, tensão de saída do
regulador 5 volts sob uma corrente de 300mA, a queda de voltagem pelo regulador será de
10v (3v é o valor mínimo exigido para o correto funcionamento do regulador) desta forma o
calor gerado é de aproximadamente 10x 0.3 = 3 watts.
neste ponto o chip começara a esquentar cada vez mais o dissipador que se não houver um
dissipador maior ou o volume de troca de ar para a dissipação for pouca o circuito de proteção
térmica entrará em ação diminuindo cada vez mais a tensão para tentar compensar o super
aquecimento do chip.
Isto só acontece quando o chip estiver muito quente e lhe daremos um aviso através do LED
de sobrecarga antes disto começar a acontecer.
O circuito indicador de sobrecarga em bem simples quando a saída fica menor do que 3v
coloca o transistor BC547 fora de operação e Isto permite que a corrente passe pelo led
vermelho.
Portanto quando a voltagem subir novamente, o transistor é colocado em operação fazendo
com que a junção de coletor emissor represente praticamente um curto e toda a corrente passe
por essa junção não sobrando nada para o LED vermelho.
Em outro palavras o transistor rouba a tensão de 1.7v necessário para que o LED produza
LUZ.
Os capacitores de 100nF devem ser montados perto dos terminais do regulador para impedir
que venha acontecer instabilidade de alta freqüência .
Kit do
   Regulador




  RELAÇÃO DO
   MATERIAL


1 - 330R
1 - 1k
1 - 10k
1 - 39k
1 - 500R TRIMPOT
2 - 100n CERÂMICO
1 - 100u 16v
ELETROLÍTICO
1 - 1000u 25v
ELETROLÍTICO
1 - 5mm LED
VERMELHO
1 - 5mm LED VERDE
1 - 7805 3-terminal
regulador
1 - BC 547 transistor
4 - 1N4002 diodos
1 - Mini U dissipador
1 - Parafuso e porca
para dissipador
1 - Fita colante dupla
face
1 - PLACA DE
CIRCUITO
IMPRESSO

       Extras:
1 - Fonte de tomada
com saída AC ou DC
(100mA a 1 amper
corrente máxima)
Veja o texto para mais
detalhes .
Placa de circuito impresso do
                                           regulador


CONSTRUÇÃO
Todas as partes ajustaram em uma pequena placa de circuito impresso com o regulador
parafusado a um mini dissipador de calor, um trimpot de 500R é colocado na placa que
contem uma escala referencial de voltagem gravada na placa de circuito impresso.

Se você for montar o projeto em uma caixa, você pode usar potenciômetro mini de 500R míni
do lado de fora da caixa e duplicar a escala do lado de fora desta caixa.

Nossa sugestão é ajustar a placa de circuito impresso sobre a face dianteira da fonte de
tomada com um pedaço de fita de espuma que tem cola dos dois lados.

Comece montagem ajustando os terminais do regulador e parafusando o regulador com o
dissipador a placa de circuito impresso, esta parte tem que ser bem fixada de forma a haver
uma boa transferência de calor entre os elementos que estão sendo unidos.

Coloque agora o trimpot de 500R de forma que os três se encaixem perfeitamente.
Coloque agora os 4 diodos de forma que eles fiquem encostados a placa de circuito impresso,
e os solda em posição.
Corte os terminais perto da conexão de solda .
Insira o capacitor eletrolítico de 1.000uF, não se esqueça que este componente tem polaridade
e se for ligado errado pode explodir .
Dobre o capacitor eletrolitico para que ele deiti-se sobre a placa de circuito impresso, confira
os terminais solde e corte os terminais.
Continua pela placa de circuito impresso colocando cada componente, observe que o dois
LEDs deve ser colocado em seu lugar de modo correto. O terminal de cátodo é o mais curto e
o corpo dos LEDs tem uma marca de diferenciação próximo ao cátodo.
O transistor coloque em cima e na mesma posição do "D" na placa de circuito impresso e o
capacitor eletrolítico de 100uF tem o terminal negativa perto da extremidade da placa de
circuito impresso.
Um bloco de terminal de 2 parafuso é a saída do projeto e você pode usar o fio com o
conector retirado da fonte de tomada ou confeccionar um de acordo com as suas
necessidades.

CONECTANDO O REGULADOR ESTABILIZADOR
Se você tiver uma FONTE DC para servir de alimentação ao circuito, pode ligar normalmente
na entrada dos diodos da ponte sabendo que terá uma queda de tensão de 1,4volts ou você
pode omitir os diodos e conectar aos buracos do fundo da ponte retificadora observando a
polarização e não se esqueça que nem sempre o fio que sai com a lista branca é o positivo.
Se for uma fonte de CA, você tem que usar a entrada de CA de forma que a ponte de diodos
entre em operação.


SE NÃO FUNCIONAR
Muito poucas coisas podem dar errado com este projeto pois ele é muito simples, mas estas
notas o ajudarão com qualquer possível falha.
As coisa mais perigosas que podem acontecer a qualquer circuito regulador de voltagem é
deixar o terminal comum do regulador em "aberto." isto é sem ligar em ponto algum.
Isto fará a saída de tensão subir a para quase a mesma voltagem de entrada do regulador e
pode criar muitos problemas.
A maioria dos circuitos é muito sensível com a variação de voltagem e uma elevação mesmo
que pequena pode destruir circuitos integrados e transistores.
Integrados do tipo TTL não podiam estar com uma voltagem mais alta que 5.5v, integrados do
tipo CMOS têm uma voltagem máxima de funcionamento entre 18 e 22v e alguns chips de
áudio entram em curto com uma voltagem acima de 24v.
Em nosso caso, já vimos que algumas fontes de tomada produzem uma voltagem excessiva
quando não ha nenhuma carga portanto se uma falha acontecer na seção do regulador, o
projeto alimentado com a voltagem regulada pode ser danificado.
A chance de uma falha acontecer é bastante remota mas você pode ver que se o terminal
comum não é bem conectada à linha negativa, a saída subirá ao Maximo sem restrição.
Isto realça o fato que o terminal comum não deve ser nunca desligado. Pois produzirá um pico
que pode danificar o circuito que você está alimentando.
Se a saída estiver abaixo de 5v, a primeira coisa para fazer é tatear o regulador.
Se estiver se muito quente, deve haver algum curto circuito presente na linha de saída.
Se não estiver quente, a voltagem de entrada pode ser muito baixa ou o regulador pode estar
defeituoso.
Se sua fonte de tomada for "CA", tenha certeza que você não usou os terminais de entrada
DC pois você danificará o regulador.
A única outra razão para uma baixa voltagem de saída, ou uma voltagem que não suba acima
de 5v, é uma baixa voltagem na entrada do regulador. A tensão deve ser pelo menos 9v DC
para uma saída de 5v e mais alto se você quiser ir para uma tensão acima disto.
A perda pela ponte retificadora terá um mínimo de 1.2v e o regulador derrubará
aproximadamente 3v para ter uma boa estabilidade e filtragem.
Há um ponto final para estar atento em questões de fontes de alimentação para o futuro.
É muito fácil produzir uma fonte com uma saída de corrente de até 800mA onde teremos a
maioria dos componentes com um custo muito baixo, pois são projetados transformadores
diodos e reguladores para controlar 1 amper.
Este é um valor de máximo absoluto e se você quer ter confiança extrema no circuito limite o
projeto para 700mA.
Uma vez que você vai acima dos 700mA, você tem que ir para uma outra linha de
componentes e reguladores e o custo salta enormemente e isto será um um tópico para outro
 projeto.

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  • 1. O REGULADOR DE VOLTAGEM O REGULADOR DE VOLTAGEM JOSÉ CARLOS MIRANDA Aprenda quase tudo sobre:
  • 2. REGULADORES DE TENSÃO DE TRÊS TERMINAIS kIT DIDÁTICO PARA MONTAGEM DE SUA PRIMEIRA FONTE AJUSTÁVEL E ESTABILIZADA . Tudo o que você precisa saber para fazer sua fonte de tensão regulada . . . Positivo Negativo Reguladores de Voltagem de 3 terminais.
  • 3. O regulador de voltagem é um dos componentes mais comuns colocados em um projeto. É o coração do que nós chamamos de fonte de alimentação ele permite que tenhamos praticamente qualquer valor de voltagem desejada (dentro dos limites de suas características) para um circuito com excelentes taxas de regulação de voltagem, filtragem e proteção contra curto circuito e excesso de aquecimento. Os únicos componentes que precisam ser acrescentado para termos uma fonte de alimentação partindo de uma energia alternada é, transformador, diodos ou ponte retificadora e três capacitores com estes materiais teremos uma fonte de alimentação completa de alta qualidade e estabilidade. Nas fotos abaixo podemos visualizar os dois tipos de encapsulamento mais popular para o regulador de voltagem. A única diferença entre ambos é a capacidade do fornecimento de corrente: O circuito integrado 78L05 da foto acima tem encapsulamento tipo TO92 e è um regulador positivo de 5v, com capacidade de fornecer correntes máximas de 100mA, o regulador é semelhante em sua forma exterior a um transistor pequeno (tipo BC 547 ou 337 entre outros) . Já o regulador 7805 com encapsulamento TO220. e é um regulador de positivo de 5v, porem pode fornecer corrente bem maiores que o encapsulamento TO92 chegando até o limite de 1 amper. Os reguladores fixos de 3 pinos existem em outras voltagens como: 6v, 8v, 9v, 10v, 12v, 15v, 18v, 24v, e podem ser reguladores negativos ou positivos, os reguladores positivos são com denominação 78xx onde o xx indica o valor da tensão, já os reguladores negativos tem a denominação 79xx. Dentro da série de reguladores de voltagem de três terminais existem os reguladores de voltagem ajustáveis que são projetados para permitir um ajuste da tensão de saída entre 1.2v a 37v e como os reguladores da serie fixa estes também estão disponibilizados em versão de regulador positivo designado como 317 e regulador negativo pelo prefixo 337. Praticamente a mesma variação de voltagem e desempenho destes reguladores ajustáveis pode ser criado usando o integrado 7805 com mais alguns componentes, logicamente que a menor tensão de saída será 5 volts e poderá ser ajustado até 37 volts. Mas o fato mais importante para se lembrar é que os terminais exteriores são diferentes para cada série de reguladores fixos e ajustáveis. Isto evita que ao ser colocado o tipo incorreto na placa de circuito impresso o resto do circuito venha a se danificar. Basicamente são invertidos a entrada e o terra na comparação entre os dois integrados da série fixa, mas por haver esta diferença entre os terminais sempre consulte um catalogo para identificar os terminais do encapsulamento. Nota: O terminal de Terra também é chamado o terminal Comum. No desenho abaixo apresentamos os reguladores de três terminais positivos e negativos. REGULADOR DE VOLTAGEM DE 3 TERMINAIS
  • 4. Na tabela abaixo temos a especificação de cada tipo com encapsulamento TO 220 e acrescentamos que para todos eles a máxima tensão de entrada suportada é 37 volts. Tipo Tensão Corrente Encapsulamento Numero 7805 +5V 1A TO-220 7806 +6V 1A TO-220 7808 +8V 1A TO-220 7810 +10V 1A TO-220 7812 +12V 1A TO-220 7818 +18V 1A TO-220 7824 +24V 1A TO-220 7905 -5V 1A TO-220 7906 -6V 1A TO-220 7908 -8V 1A TO-220 7912 -12V 1A TO-220 7915 -15V 1A TO-220 7918 -18V 1A TO-220 7924 -24V 1A TO-220 +1.2V a LM317T 1.5A TO-220 +37V LM337T -1.2V a 1.5A TO-220 -37V
  • 5. Na tabela abaixo temos a especificação de cada tipo com encapsulamento TO 92 e acrescentamos que para todos eles a máxima tensão de entrada suportada é 37 volts. Tipo Voltagem Corrente Encapsulamento Numero 78L05 +5V 100mA TO-92 79L05 -5V 100mA TO-92 78L12 +12V 100mA TO-92 79L12 -12V 100mA TO-92 Um circuito típico para um regulador positivo de 5 volts é mostrado abaixo: 100nF multicamada Um capacitor de 100nF multicamada deve ser utilizado bem próximo aos terminais de saída e comum do regulador para evitar oscilações em alguns casos quando está ligado a circuitos de RF utiliza-se um capacitor polarizado de tântalo de 10uF em paralelo.
  • 6. Nesta foto temos o regulador 7805 preso a um dissipador utilizando- se da pasta térmica para melhorar o acoplamento mecânico entre as duas peças (regulador e dissipador) melhorando a transferência de calor , Aqui vão as dicas importantes : 1º.) Determine a tensão e a corrente necessárias para alimentação de seu projeto. 2º.) Regulação da linha de entrada do transformador É a variação que ocorre na linha elétrica da concessionária em virtude de fatores como distancia e horários e é refletida na saída do transformador utilizado para a fonte de alimentação esse fator é estabelecido como sendo no máximo 10% a menos, dai se faz presente a necessidade de incluir estes dados nos cálculos. Trocando em miúdos, as 16 horas temos uma tensão de entrada no primário da fonte de 125 volts e a saída do secundário é 10 volts, as 19 horas horário de pico de consumo de energia elétrica ao invés de 125 volts teremos apenas 112,5volts e no secundário teremos 9 volts. 3º.) O fator de regulação do transformador: É a variação que ocorre com a tensão na saída do transformador quando ele é medido sem nenhuma carga colocada em sua saída e quando é colocada a carga máxima pretendida. O ideal seria que está tensão fosse igual para os dois modos mas isto implicaria em um custo alto para o transformador mas ele teria excelentes qualidade e trabalharia frio sem esquentar, mas não é o que encontramos por ai onde temos transformadores trabalhando com taxas de 50 a 60% de regulação para você ter uma idéia disto vamos dizer um transformador sem carga produz 20 volts em sua saída, mas quando o colocamos provendo energia para a carga máxima está tensão diminui para 10 volts, ai pela matemática temos uma regulação de 50% não se assuste estas taxas são normais para
  • 7. as fontes de tomadas que são vendidas pelos marreteiros de todo o Brasil e só nos trazem dor de cabeça, queima de equipamentos, incêndios e desemprego. Sempre de preferência a um transformador com taxas de regulação melhores que 20% podem ser mais caros mas você economiza em outros materiais. 4º.) Escolha da Retificação: Os diodos ou a ponte retificadora deve ser escolhido de modo que a capacidade de corrente e a tensão a qual estejam submetidos fique no mínimo 30% acima da capacidade máxima necessária, consulte a necessidade de usar um dissipador para eles. 5º.) Escolha do capacitor de Filtragem: Utilize como parâmetro para definir o condensador de filtragem o valor de 2.200uF por amper consumido, portanto se precisamos de 2 amper utilizaremos um capacitor de 4.400uF. ou o mais próximo deste, quanto ao valor da tensão do capacitor deve ser pelo menos 60% maior do que a tensão de saída máxima do transformador (sem carga). Vamos a um Exemplo: Minha necessidade : fonte com uma saída de 12volts estabilizada com consumo oscilando entre 400ma. e 1 amper de saída. Determinando o valor da tensão de saída do transformador. Primário do transformador, em concordância com a energia entregue pela concessionária de energia da região, (pode ser 110v, 125V, 220V ou 250V) Secundário = tensão requerida na saída da fonte. 12 volts, + 3 volts (valor mínimo indicado pelo fabricante do regulador como necessário para que o regulador funcione adequadamente), + 1,4 volts (correspondente a queda de tensão nos diodos da ponte retificadora), + 1,25volts (correspondente a regulação de linha comumente em torno de -10 %). Fazendo as contas chegaremos ao resultado que a Tensão necessária para o secundário do transformador será de 18,1 volts Determinando o tipo de diodo ou ponte retificadora a ser usado: Selecionado através de especificação do fabricante foi escolhido a utilização de 4 diodos 1N4007 com capacidade de corrente para 1 amper e tensão de 1.000volts e um preço bem pequeno. Determinando a capacidade do capacitor de filtragem.
  • 8. A capacitância necessária para o eletrolítico fazer a filtragem esta na ordem de 2.200uF por amper de consumo na saída, portanto o capacitor exigido pelo nosso projeto é de 2.200uF. se a necessidade fosse 500ma.o valor do capacitor seria 1.100uF. Determinando a tensão de trabalho deste eletrolítico. Tensão necessária para o eletrolítico é igual a: tensão de saída do transformador 18,1 - 1,4 volts da queda de tensão dos diodos, + 3,6 volts correspondente a taxa de aproximadamente 20% de regulação do transformador multiplicado por 1,27 calculando chegamos a 25,781volts tensão mínima necessária não danificar o dielétrico, nos capacitores a melhor forma de arredondamento e para cima, pois se o dielétrico romper o capacitor eletrolítico literalmente estoura. O regulador de voltagem faz com que o projeto de uma fonte de alimentação seja relativamente simples. Porém, antes de nós entendermos o relativamente muito simples, são várias as características e peculiaridades que devem ser levados em consideração. 1. A parte da fonte de alimentação deve ser compacta com trilhas bem dimensionadas e curtas de forma que os condensadores possam executar sua função de remover as oscilações e dar estabilidade. 2. O regulador deve ter dissipador de calor de forma que você possa segurar entre os dedos durante pelo menos 30 segundos. 3. A voltagem de entrada deve ser pelo menos 5v acima da voltagem pretendida na saída. Porque a ponte retificadora de diodo ocasiona a queda de aproximadamente 1,5volts e o regulador necessita de pelo menos mais 3,5volts para fazer seu trabalho de regular. Há quatro pontos importantes para se lembrar ao projetar uma fonte de alimentação: 1. o regulador deve estar perto da extremidade da placa de circuito impresso assim pode ser preso a um dissipador de calor. 2. o dissipador também deve ser preso a placa de circuito impresso de forma que de rigidez mecânica ao conjunto evitando assim a quebra dos terminais do circuito integrado. 3. os capacitores de 2200uF e 100nF(este tem a finalidade de evitar que o integrado produza oscilações internas) devem ser montados perto do regulador. 4. a voltagem de entrada deve ser mais alta que a saída para permitir a queda de tensão da ponte retificadora e o regulador. O mínimo para uma saída regulada de 5v estabilizada e regulada é 7v de tensão alternada na saída do transformador ou 9v de tensão retificada após a ponte de diodos . O desenho abaixo temos um circuito regulador 7805 montado em uma placa para circuitos experimentais.
  • 9. Este não é o mesmo circuito como mostrado acima onde o capacitor multicamada de 100nF na saída foi substituído com um capacitor eletrolítico. Este tipo de montagem só é satisfatório para uma saída de baixa corrente uma vez que o 7805 não está montado com nenhum dissipador. O 7805 montado em uma placa experimental O circuito abaixo é montado em um a pequena placa de circuito impresso e utiliza uma ponte retificadora tipo W 04 com capacidade de corrente de 1,5amper e suporta uma tensão máxima de 40volts AC, o capacitor de filtragem é um eletrolítico de 2.200uF, e para suprimir possíveis oscilações internas utiliza um capacitor eletrolítico de 100uF no lugar do multicamadas, é utilizado um resistor de 220 Ohms para limitar a corrente do LED que serve de indicador da presença de tensão.. O circuito desta placa está logo abaixo. Um modulo de fonte com o integrado 7805
  • 10. O diagrama esquemático da foto acima. A parte maravilhosa da eletrônica é sua natureza universal. Imagine se cada país tivesse o seu próprio código de cores para resistores ! O mesmo se aplica aos desenhos de diagramas do circuito. São todos feitos em uma linguagem globalizada com pequenas variações que não impedem o entendimento geral do circuito. AUMENTANDO A VOLTAGEM DE SAÍDA O modo de funcionamento convencional do 7805 é este: Mantém uma voltagem de 5v regulada que pode ser medida entre a saída e o terra (terminal comum). Para aumentarmos a tensão de saída do regulador utilizamos um pequeno truque manejando a referência que vai para o terminal comum (terra) deixando este terminal com uma referência de tensão maior do que o terra. Portanto se a voltagem no terminal comum é aumentada, a voltagem de saída será 5v mais a tensão aumentada no terminal comum. Os 7805 sempre mantêm 5v muito bem regulados entre a saída e o terminal comum. Este procedimento serve para todos os reguladores fixos da série, 78xx e 79xx. No circuito abaixo mostramos como se produz uma saída de 12v com um regulador fixo de 5 volts.
  • 11. Fonte de Alimentação de 1 amper 12v . Qualquer voltagem entre 5v e 30v pode ser obtida por este método, sendo limitado apenas pelos resistores fixos que podem dar valores bem esquisitos mas você pode substituir o resistor fixo por um variável (trimpot ou potenciômetro). Desta forma você pode ter a tensão que quiser na saída do regulador. A voltagem de saída é determinada através de dois resistores funcionando como DIVISOR de TENSÃO. Os Cinco volts sempre estão presentes do outro lado do resistor de 120R e se outro resistor é colocado em série, terá uma voltagem proporcional. No circuito acima, são desenvolvidos 7v pelo resistor 180R no pino de referencia do regulador, totalizando 12v na saída. Para aumentar ou diminuir a voltagem, só é necessário mudar o resistor de 180R, o resistor de 120R permanece inalterado. Se o resistor for aumentado para 220R, a voltagem de saída será 14v, com 330R, a voltagem de saída será 18v. O resistor que vem da linha do comum (Terra) pode ser um potenciômetro. Isto produzirá uma saída de voltagem ajustável. O resistor limitador de corrente para o LED também terá que ser aumentado de forma que a corrente permitida ao LED não seja ultrapassada. Um multímetro pode ser colocado na saída para monitorar a voltagem e corrente consumida pela carga. Há só um problema com uma fonte de alimentação ajustável. O regulador deve ter um Dissipador grande o suficiente para dissipar na pior condição. Além disso, a voltagem de saída deve ser suficiente para satisfazer a máxima saída de voltagem. FONTE DE TENSÃO COM SAÍDA AJUSTÁVEL A voltagem de SAÍDA pode ser ajustada (variada) de 5v a 24v por um potenciômetro conectado à linha comum (terra) do regulador. A voltagem de entrada e o Dissipador de Calor do regulador devem
  • 12. estar dimensionadas para a voltagem de saída e corrente. Algumas vezes podemos ter a impressão que a corrente entregue na saída não é a especificada em sua característica ou seja 1 Amper, isto se deve ao fato que existe uma relação de capacidade de potencia no regulador que no caso do 7805 está em torno de 8 watts portanto se colocarmos uma tensão em torno de 30 volts dc em sua entrada (o Maximo suportado na entrada é 37volts) o regulador terá uma diferença maior de tensão para regular, e quando faz essa regulagem essa energia que está a mais se transformara em calor limitando a capacidade de corrente na saída, neste caso especifico com entrada em torno de 30 volts teremos na saída do 7805 uma corrente disponível de apenas 100miliamper, Fonte de Alimentação Ajustável com resistor variável de 5v a 24v . ATENÇÃO PERIGO, PERIGO, PERIGO! Como já é de nosso conhecimento o terminal comum dos reguladores são os responsáveis pela tensão presente no terminal de saída do regulador portanto jamais devemos deixá-lo desligado de alguma referencia pois a tensão de saída será a mesma presente na entrada do regulador. O circuito abaixo é perigoso por esse motivo! Portanto Não use se não souber. No circuito abaixo a saída de tensão quando passa de uma posição para a outra no giro da chave rotativa entrega na saída a mesma voltagem da entrada pelo breve momento do giro da chave, isso acontece porque o terminal comum fica desconectado da linha de terra durante a rotação da chave, permitindo que toda a tensão de entrada vá para a saída, este tipo de problema do circuito pode ser evitado utilizando-se uma chave rotativa com característica curto circuitante na passagem de uma posição para outra. Se a voltagem de entrada for 36v , a saída de um regulador 7805 subirá para 36v quando o interruptor do seletor é mudado de uma posição a outro. Desta forma, qualquer projeto que a ele estiver ligado pode ser danificado imediatamente!
  • 13. EXCESSO DE VOLTAGEM Se qualquer fonte de alimentação é elaborada com uma voltagem 4v superior a voltagem de saída, isto é chamado excesso de voltagem e pode causar problemas de aquecimento do regulador. A maioria dos circuitos não tem uma corrente fixa e assim é impossível especificar um dissipador de tamanho correto para todas as aplicações. O modo mais simples de determinar o tamanho do dissipador é poder segurá-lo constantemente com a mão. Se você não conseguir segurá- lo, é porque o regulador está adquirindo cada vez mais calor e é preciso aumentar a área de dissipação. O calor gerado pelo regulador se deve simplesmente a uma questão do regulador estar funcionando fora da faixa de voltagem adequada ou no seu limite de corrente. Mas vamos deixar de lado este assunto complexo que gera muita discussão e partir para o lado pratico. 1º A única coisa que nós podemos dizer para facilitar é a necessidade de manter a voltagem de entrada tão baixa quanto possível sem que percamos a regulação, o requerido para que o regulador funcione adequadamente é 3 volts a mais no terminal de entrada do regulador em relação a sua saída. 2º Todo volt colocado acima deste mínimo será perdido como calor no regulador e se 1 amper estiver fluindo pelo regulador, o desperdício de potencia do regulador será de 1 watt. 3º Devemos ficar atentos a qualidade do transformador (fator de regulação) utilizado bem como a tensão mínima que ele terá quando estiver trabalhando em regime de plena carga e a tensão máxima produzida por este transformador em aberto (pois pode acontecer deste transformador ter uma queda de tensão muito grande não sobrando os três volts a mais necessários no terminal de entrada do regulador para que ele faça seu trabalho).
  • 14. 4º Determinação do dissipador: Para determinarmos o tamanho do dissipador é necessário saber quantos volts teremos de diferença entre o terminal de entrada e o terminal de saída do regulador e está tensão é determinada pela soma da tensão mínima de 3 volts com a soma da diferença de tensão para plena carga e sem carga.É por Isso que o modo prático para conferir se está tudo bem é sentir a caloria do dissipador. E não se preocupe quanto ao aquecimento pois 7805 têm internamente um circuito de proteção térmica quando a temperatura alcança um determinado valor ele bloqueia a tensão de saída e ao esfriar libera novamente a tensão. É obviamente importante que o regulador não trabalhe nesta condição.Esta proteção é muito importante pois evita a destruição do circuito regulador. Mas falando em proteção o 7805 bem como os demais da série também contam com um circuito de proteção contra curto circuito na saída, portando se a tensão de saída entrar em curto o regulador automaticamente se bloqueia e só volta a funcionar novamente quanto for retira o curto. MAIS CORRENTE Se você precisar de mais que 1 amper, o 7805 pode ser combinado com outros componentes para entregar corrente de 3 amperes como o circuito abaixo . A corrente é fornecida pelo TIP2955, assim os 7805 só podem ser corridos sem um heatsink desde isto regula a voltagem. Note porem que os diodos da ponte foram trocados por diodos que suportam 3 amperes de corrente. Para correntes maiores que 3 amperes, podem ser colocados transistores adicionais da a mesma forma que colocamos o primeiro mas é importante que o ganho nos transistores sejam aproximadamente os mesmos para para quando compartilharem da carga fiquem com a mesma temperatura.
  • 15. Um diodo de 3amperes (1N 5404) comparado com um diodo de 1 Amper (1N 4007). FONTE NEGATIVA Uma fonte negativa pode ser produzida com um 7905 regulador de voltagem. Três coisas que têm que não podemos esquecer são: 1. conferir as conexões dos 7905 antes de ligar. 2. Os capacitores eletrolíticos e led devem ter suas polaridades observadas uma vez que trabalha ao contrário do 7805. 3. O mesmo é valido para a ponte de diodos de forma que o negativo vai ao pino de entrada do 7905. Fonte de Alimentação regulada de -5v com o 7905. Isto cobre de forma geral as complexidades de uma fonte de alimentação. Quase todo projeto eletrônico precisa de uma fonte de alimentação e contanto que você siga às regras acima, será uma tarefa simples para você acrescentar uma fonte de alimentação em um canto de seu projeto que produzira uma alimentação segura que não precisará de qualquer atenção adicional, isto porque os circuitos integrados na forma de reguladores de voltagem simplificou a elaboração destas fontes, incorporando complexos circuitos em um único chip de três terminais. Um regulador de voltagem tem a capacidade de alisar uma tensão retificada com 3v de ondulação e deixá-la com menos que 1mv. , Isto é uma melhoria de 3.000:1. Ao mesmo tempo é capaz de entregar 1 amper.
  • 16. Calculadora Para os Resistores do LM317- Esta calculadora é usada para achar o valor exigido do resistor (R2) que tem a função de deixar a saída do LM317 em um nível especifico de voltagem. Tipicamente R1 tem seu valor entre 220 ohms ou 240 ohms, mas poderia ser um outro valor. Confira a Folha de Dados para mais informação e considerações. Coloque um valor para R2 e click em calcular. O resultado será a tensão que o LM317 produzira em sua saída. Notas: Não esqueça que a voltagem de entrada do LM317 deve ser pelo menos 2.5v maior que a voltagem de saída para uma boa regulação. Você pode encontrar valores ridículos com a combinação de R1 e R2. Anote em uma folha as combinações e vá alterando os valores em procura de algo sensato. Fonte Estabilizada Transforme uma fonte ordinária em uma fonte estabilizada Podem ser achados Fontes de tomada em todos lugares, consistem em um transformador colocado em uma caixa de plástico com 2 pinos com a finalidade de serem ligados diretamente em um ponto de energia. Eles vêm em diversos tipos de equipamento, mas uma desvantagem é o tamanho. Alguns são muito grandes para a saída e acabam cobrindo os outros pontos de tomadas ou interruptores acabando quase sempre por cair ao mais leve toque. Suas características são invariavelmente de baixa qualidade, péssima regulação e filtragem, causando roncos e até mesmo a queima de circuitos. Nossa proposta é um regulador de ótimas características para ser utilizado em conjunto com este tipo de fonte montado por cima ou dentro de uma caixa apropriada.
  • 17. O capacitor eletrolítico de 1000uF deve ser soldado apenas após ter sido deitado o mesmo na placa de circuito impresso o bloco de terminal é a saida de voltagem estabilizada.
  • 18. O circuito impresso pode ser preso na caixa plastica com uma fita adesiva espumada de dupla face. O trimpot 470R ajusta a voltagem de saida Circuito regulador estabilizador Muitos dos projetos que encontramos operarão muito bem com uma boa fonte regulada e estabilizada mas porque a saída na maioria destas fontes é tão incerta, sempre hesitam em recomendar e acabamos por usar pilhas e baterias.
  • 19. Se você conectar um amplificador, rádio ou circuito digital a uma fonte de baixa qualidade com filtragem muito pobre você vai adquirir ruído no amplificador ou ocasionar uma operação errada em um circuito digital. Além disso, a maioria das fontes de tomadas entregam uma voltagem de saída que é consideravelmente mais alto do que o especificado , quando está sem carga. A voltagem dada a fonte é seu valor a plena carga mas quando a corrente de consumo do circuito é baixa, a voltagem de saída é muito mais alta (até 40% maior). Evidentemente circuitos em que são necessários uma boa estabilização como circuitos digitais TTL e alguns chips CMOS jamais suportariam tais diferenças de voltagens assim as fontes de tomadas não são muito populares com os consumidores. E agora o conceito de REGULADA & ESTABILIZADA. . . REGULADA & ESTABILIZADA Uma fonte regulada é aquela a que podemos regular a tensão de saída a um nível desejado de um modo prático e rápido sem esta fonte perder a estabilidade, isto é mantendo a tensão de saída firme e constante sem subir ou descer a tensão do valor previamente ajustado desde o menor ao maior consumo de corrente para qual a fonte foi projetada. A diferença de voltagem efetuada entre as medidas de voltagem da saída sem nenhuma carga conectada e com a carga máxima fornecem o fator de estabilidade e geralmente as fontes de tomadas não são boas nesse item. Idealmente um transformador deveria ter uma variação máxima de 10% na voltagem mas o que encontramos nos transformadores de tomadas são estabilidades variando em torno de até 40%. Quando mais corrente é tirada do fluxo magnético do transformador, mais depressa a voltagem diminui. Por exemplo, um transformador de tomada especificado para 500mA só é bom para suprir de 200 a 300mA e um outro especificado para 800mA só é aceitável trabalhando entre 400 e -500mA. mas os fabricantes deste tipo de fonte se valem do principio de especificar a fonte para curtos picos de correntes fazendo a fonte de tomada aparecer com correntes impressionantes, muitos usuários só percebem isto depois e muitos não reclamam, alguns por falta de conhecimento outros por não encontrarem a quem reclamar o que eu sei é que em muitos casos as fontes começam a feder e a soltar fumaça até queimar. Sabendo disto, nós projetamos uma fonte de voltagem variável simples que transformará um produto de qualidade muito pobre como as fontes de tomadas em algo que vale a pena ser utilizado. A voltagem de saída e corrente deste projeto dependerão da fonte de tomada ou transformador utilizado, voltagem está que pode ser fixada pelo ajuste do trimpot. Isto pode parecer surpreendente, mas a voltagem da saída determinará a corrente máxima que pode ser drenada sem aquecer demais o regulador. A dissipação do regulador é fixado pelo tamanho do dissipador de calor e em nosso caso o dissipador de calor é capaz de dissipar 3 watts o que é uma elevação de temperatura razoável. Exatamente como isto ocorre será descrito na próxima seção. COMO TRABALHA O CIRCUITO O circuito regulador e estabilizador de voltagem pode utilizar qualquer transformador AC ou fonte DC dentro das seguintes características: Transformadores ou fontes AC com tensões de 6v ao Maximo de 37v . Tensões DC entre 9 e 37 volts. Corrente Limite de saída do nosso circuito 1 Amper desde que seja observada uma diferença de 2,5 volts entre a tensão de entrada e saída do REGULADOR. A ponte de diodo na entrada converte Tensão Alternada para Tensão Continua através da retificação por onda completa e por isso não importa de qual modo é ligado a saída do transformador ou fonte retificada aos terminais de entrada da ponte de diodos que sempre estará certo.. Se uma fonte DC for usada, a ponte pode ser omitida e os terminais ligados diretamente ao positivo e negativo do capacitor eletrolítico de 1.000uF. Se você resolver usar usar a ponte não se esqueça que serão perdidos aproximadamente 1.2v pela queda de tensão nos diodos e isto pode reduzir a saída de tensão.
  • 20. O capacitor eletrolítico de 1.000uF é satisfatório para correntes até 500mA e se você quiser usar com uma corrente de 800mA a 1 Amper na terá que substituir por um de 2.200uF ou somar outros 1.000uF em paralelo. O circuito contém 2 LEDs indicadores . O verde indica ligado e o vermelho indica sobrecarga ou curto circuito na saída e acende toda vez que a tensão diminuir abaixo de 3 volts na saída do regulador. A outra característica deste circuito é a voltagem variável. Pode ser ajustado de 5v a 12v e a placa de circuito impresso contém uma escala simples ao redor do trimpot de 500R de forma que o ponteiro é a marca no eixo de giro que indicará a voltagem aproximada, esta escala é valida para uma entrada de 18 volts AC. O regulador é da série positiva tipo 7805 com uma saída de tensão de 5 volts. O princípio de operação destes dispositivos dispositivos reguladores de 3-terminais são os vistos acima e a saída é sempre 5v mais alto que o terminal comum do regulador "Terra." Se nós "erguermos" o terminal comum em relação ao terra, a saída também subirá. E é desta forma que conseguimos voltagens mais altas do que o especificado para o regulador 7805 em sua saída. Mas há uma outra coisa que é muito importante. Está no calor produzido pelo regulador. O calor gerado pelo regulador é a diferença da tensão de entrada pela tensão de saída do regulador multiplicada pela corrente de saída. Peguemos como um exemplo, tensão de entrada do regulador 15volts, tensão de saída do regulador 12 volts sob uma corrente de 300mA, a queda de voltagem pelo regulador será de 3v (3v está no valor mínimo exigido para o correto funcionamento do regulador) desta forma o calor gerado é de aproximadamente 3 x 0.3 = 0.9 watts (900mW). O dissipador que acompanha o Kit é capaz de dissipar 3 watts assim nós estamos trabalhando com folga neste caso, mas nem sempre é assim, por isso vamos ao próximo exemplo. Peguemos como um exemplo, tensão de entrada do regulador 15volts, tensão de saída do regulador 5 volts sob uma corrente de 300mA, a queda de voltagem pelo regulador será de 10v (3v é o valor mínimo exigido para o correto funcionamento do regulador) desta forma o calor gerado é de aproximadamente 10x 0.3 = 3 watts. neste ponto o chip começara a esquentar cada vez mais o dissipador que se não houver um dissipador maior ou o volume de troca de ar para a dissipação for pouca o circuito de proteção térmica entrará em ação diminuindo cada vez mais a tensão para tentar compensar o super aquecimento do chip. Isto só acontece quando o chip estiver muito quente e lhe daremos um aviso através do LED de sobrecarga antes disto começar a acontecer. O circuito indicador de sobrecarga em bem simples quando a saída fica menor do que 3v coloca o transistor BC547 fora de operação e Isto permite que a corrente passe pelo led vermelho. Portanto quando a voltagem subir novamente, o transistor é colocado em operação fazendo com que a junção de coletor emissor represente praticamente um curto e toda a corrente passe por essa junção não sobrando nada para o LED vermelho. Em outro palavras o transistor rouba a tensão de 1.7v necessário para que o LED produza LUZ. Os capacitores de 100nF devem ser montados perto dos terminais do regulador para impedir que venha acontecer instabilidade de alta freqüência .
  • 21. Kit do Regulador RELAÇÃO DO MATERIAL 1 - 330R 1 - 1k 1 - 10k 1 - 39k 1 - 500R TRIMPOT 2 - 100n CERÂMICO 1 - 100u 16v ELETROLÍTICO 1 - 1000u 25v ELETROLÍTICO 1 - 5mm LED VERMELHO 1 - 5mm LED VERDE 1 - 7805 3-terminal regulador 1 - BC 547 transistor 4 - 1N4002 diodos 1 - Mini U dissipador 1 - Parafuso e porca para dissipador 1 - Fita colante dupla face 1 - PLACA DE CIRCUITO IMPRESSO Extras: 1 - Fonte de tomada com saída AC ou DC (100mA a 1 amper corrente máxima) Veja o texto para mais detalhes .
  • 22. Placa de circuito impresso do regulador CONSTRUÇÃO Todas as partes ajustaram em uma pequena placa de circuito impresso com o regulador parafusado a um mini dissipador de calor, um trimpot de 500R é colocado na placa que contem uma escala referencial de voltagem gravada na placa de circuito impresso. Se você for montar o projeto em uma caixa, você pode usar potenciômetro mini de 500R míni do lado de fora da caixa e duplicar a escala do lado de fora desta caixa. Nossa sugestão é ajustar a placa de circuito impresso sobre a face dianteira da fonte de tomada com um pedaço de fita de espuma que tem cola dos dois lados. Comece montagem ajustando os terminais do regulador e parafusando o regulador com o dissipador a placa de circuito impresso, esta parte tem que ser bem fixada de forma a haver uma boa transferência de calor entre os elementos que estão sendo unidos. Coloque agora o trimpot de 500R de forma que os três se encaixem perfeitamente. Coloque agora os 4 diodos de forma que eles fiquem encostados a placa de circuito impresso, e os solda em posição. Corte os terminais perto da conexão de solda . Insira o capacitor eletrolítico de 1.000uF, não se esqueça que este componente tem polaridade e se for ligado errado pode explodir . Dobre o capacitor eletrolitico para que ele deiti-se sobre a placa de circuito impresso, confira os terminais solde e corte os terminais. Continua pela placa de circuito impresso colocando cada componente, observe que o dois LEDs deve ser colocado em seu lugar de modo correto. O terminal de cátodo é o mais curto e o corpo dos LEDs tem uma marca de diferenciação próximo ao cátodo. O transistor coloque em cima e na mesma posição do "D" na placa de circuito impresso e o capacitor eletrolítico de 100uF tem o terminal negativa perto da extremidade da placa de circuito impresso. Um bloco de terminal de 2 parafuso é a saída do projeto e você pode usar o fio com o conector retirado da fonte de tomada ou confeccionar um de acordo com as suas necessidades. CONECTANDO O REGULADOR ESTABILIZADOR Se você tiver uma FONTE DC para servir de alimentação ao circuito, pode ligar normalmente na entrada dos diodos da ponte sabendo que terá uma queda de tensão de 1,4volts ou você
  • 23. pode omitir os diodos e conectar aos buracos do fundo da ponte retificadora observando a polarização e não se esqueça que nem sempre o fio que sai com a lista branca é o positivo. Se for uma fonte de CA, você tem que usar a entrada de CA de forma que a ponte de diodos entre em operação. SE NÃO FUNCIONAR Muito poucas coisas podem dar errado com este projeto pois ele é muito simples, mas estas notas o ajudarão com qualquer possível falha. As coisa mais perigosas que podem acontecer a qualquer circuito regulador de voltagem é deixar o terminal comum do regulador em "aberto." isto é sem ligar em ponto algum. Isto fará a saída de tensão subir a para quase a mesma voltagem de entrada do regulador e pode criar muitos problemas. A maioria dos circuitos é muito sensível com a variação de voltagem e uma elevação mesmo que pequena pode destruir circuitos integrados e transistores. Integrados do tipo TTL não podiam estar com uma voltagem mais alta que 5.5v, integrados do tipo CMOS têm uma voltagem máxima de funcionamento entre 18 e 22v e alguns chips de áudio entram em curto com uma voltagem acima de 24v. Em nosso caso, já vimos que algumas fontes de tomada produzem uma voltagem excessiva quando não ha nenhuma carga portanto se uma falha acontecer na seção do regulador, o projeto alimentado com a voltagem regulada pode ser danificado. A chance de uma falha acontecer é bastante remota mas você pode ver que se o terminal comum não é bem conectada à linha negativa, a saída subirá ao Maximo sem restrição. Isto realça o fato que o terminal comum não deve ser nunca desligado. Pois produzirá um pico que pode danificar o circuito que você está alimentando. Se a saída estiver abaixo de 5v, a primeira coisa para fazer é tatear o regulador. Se estiver se muito quente, deve haver algum curto circuito presente na linha de saída. Se não estiver quente, a voltagem de entrada pode ser muito baixa ou o regulador pode estar defeituoso. Se sua fonte de tomada for "CA", tenha certeza que você não usou os terminais de entrada DC pois você danificará o regulador. A única outra razão para uma baixa voltagem de saída, ou uma voltagem que não suba acima de 5v, é uma baixa voltagem na entrada do regulador. A tensão deve ser pelo menos 9v DC para uma saída de 5v e mais alto se você quiser ir para uma tensão acima disto. A perda pela ponte retificadora terá um mínimo de 1.2v e o regulador derrubará aproximadamente 3v para ter uma boa estabilidade e filtragem. Há um ponto final para estar atento em questões de fontes de alimentação para o futuro. É muito fácil produzir uma fonte com uma saída de corrente de até 800mA onde teremos a maioria dos componentes com um custo muito baixo, pois são projetados transformadores diodos e reguladores para controlar 1 amper. Este é um valor de máximo absoluto e se você quer ter confiança extrema no circuito limite o projeto para 700mA. Uma vez que você vai acima dos 700mA, você tem que ir para uma outra linha de componentes e reguladores e o custo salta enormemente e isto será um um tópico para outro projeto.