Reguladores de tensão 7800 (ART156)

 

Os reguladores de tensão na forma de circuitos integrados de três terminais são quase que obrigatórios em projetos de fontes de alimentação para circuitos de pequena e média potência. Os tipos da série 7800 que podem fornecer tensões de 5 a 24 volts tipicamente com corrente de 1 ampère são extremamente atraentes para projetos. As características destes componentes assim como circuitos práticos de aplicação serão dados neste artigo.

 

 

 

A série de circuitos integrados 78XX onde o XX é substituído por um número que indica a tensão de saída, consiste em reguladores de tensão positiva com corrente de até 1 ampère de saída e que são apresentados em invólucro TO-220 conforme mostra a figura 1.

 

 

Diversos são os fabricantes que possuem os circuitos integrados desta série em sua linha de produtos e as tensões de saída podem variar sensivelmente de um para outros. No entanto, os valores básicos para estas tensões, que são dados pelos dois últimos algarismos do tipo do componente são:

 

7805 = 5 volts

7806 = 6 volts

7808 = 8 volts

7885 = 8,5 volts

7812 = 12 volts

7815 = 15 volts

7818 = 18 volts

7824 = 24 volts

 

A tensão máxima de entrada para os tipos de 5 a 18 volts é de 35 volts. Para o tipo de 24 volts a tensão de entrada máxima é de 40 volts.

De qualquer modo, para um bom funcionamento a tensão de entrada deve ser no mínimo 2 volts mais alta que a tensão que se deseja na saída.

Os circuitos integrados da série 78XX possuem proteção interna contra curto-circuitos na saída e não necessitam de qualquer componente externo.

Damos a seguir as principais características do 7805 que serve de base para avaliação dos demais tipos da série:

 

7805 - Características

min.    tip.   max.

Tensão de saída                4,8     5,0    5,2      volts

Regulagem de linha            -       3      50       mV

Regulagem de carga           -      15      50       mV

Corrente quiescente           -      4,2     6,0      mA

Rejeição de ripple              60      70      -       dB

Resistência de saída            -       17      -       mOhms

 

Observe que o radiador de calor deve ser dimensionado em função da diferença que existe entre a tensão de entrada e a tensão de saída, já que, quanto maior ela for, mais calor o componente deve dissipar.

Damos, a seguir, diversos circuitos práticos envolvendo os circuitos integrados da série 78XX. O XX depois do 78 indica que o mesmo circuito pode ser usado para qualquer tensão na faixa de 5 a 18 volts com a escolha do componente apropriado.

 

 

Circuito 1

Na figura 2 temos a aplicação imediata num regulador positivo de 1 ampère para tensões de 5 a 24 volts com corrente de saída de até 1 ampère.

 

O capacitor de 330 nF desacopla a entrada do estabilizador enquanto que o de 100 nF, que deve ser cerâmico de boa qualidade, tem por finalidade evitar oscilações em altas frequências e também desacopla a saída.

 

 

Circuito 2

Este circuito corresponde a um estabilizador ou regulador de corrente (fonte de corrente constante) podendo servir de base para um excelente carregador de pilhas de nicádmio, pequenos baterias e até mesmo baterias de moto e carro em regime de carga lenta.

 

A intensidade da corrente é dada pelo quociente Vs/R1 onde R1 é a resistência limitadora e Vs é a tensão do integrado. Lembramos que os valores devem ser calculados tendo por limite 1 ampère, que é justamente a corrente máxima de saída do circuito integrado.

 

 

Circuito 3

Utilizando um amplificador operacional 741 podemos tornar variável a tensão de saída de um regulador 7805, obtendo com isso uma fonte de 7 a 30 volts. A tensão de entrada deve ser de 35 volts e o potenciômetro de 10 k ohms deve ser linear. Os capacitores de desacoplamento devem ser cerâmicos de boa qualidade.

Este circuito é mostrado na figura 4 e na sua entrada devemos aplicar uma tensão contínua não regulada porém com boa filtragem.

 

 

Circuito 4

Para se obter corrente maior do que 1 ampère, podemos usar um booster, conforme o mostrado na figura 5. O transistor pode ser substituído por equivalentes com correntes de coletor na faixa de 5 a 10 ampères para se obter uma fonte de 2 a 5 ampères de corrente de saída.

 

As fórmulas que permitem dimensionar os diversos elementos do circuito são dadas junto ao diagrama.

 

 

Circuito 5

Temos na figura 6 basicamente a mesma configuração do circuito anterior mas com o acréscimo de um sistema de proteção contra curto-circuitos na saída.

 

O transistor Q1 deve conduzir quando a queda de tensão em RSe for maior do que 0,6 volts ocorrendo então o corte da polarização de base do transistor de potência. Os valores dos componentes são dados pelas fórmulas junto ao próprio diagrama.

O circuito integrado fixará o valor da tensão de saída, observando-se que existe uma queda de tensão da ordem de 0,6 volts no transistor e que deve ser considerada.

 

 

Circuito 6

O circuito 6, mostrado na figura 7, consiste num regulador positivo que funciona aqui como regulador negativo. Temos então uma fonte de tensão negativa.

 

O capacitor de filtro deve ser dimensionado de acordo com a tensão e a corrente de saída assim como o nível de ripple exigida para a aplicação.

Os diodos e transformador devem também ser dimensionados de modo a fornecer na entrada do circuito integrado pelo menos 5 volts a mais do que o valor da tensão exigida na saída.

 

 

Circuito 7

Se a tensão de entrada for superior a 35 ou 40 volts, máximos admitidos pelo circuito integrado regulador podemos fazer uma redução inicial com a ajuda de uma etapa como a mostrada na figura 8.

 

 

O transistor deve ser capaz de suportar a corrente máxima de 1 ampère de coletor exigida pelo integrado, e ter uma especificação de tensão máxima entre coletor e emissor de acordo com a queda de tensão que deve proporcionar no circuito. O diodo zener, por outro lado, precisa ter uma potência de acordo com a exigida pelo circuito. O resistor R estabiliza a corrente do diodo zener de modo que, no mínimo, não ocorram variações da tensão aplicada ao integrado.

 

 

Circuito 8

O processo mais simples de se obter uma queda de tensão de entrada para um regulador da série 78CC quando a corrente de carga deve ser constante é o mostrado na figura 9.

 

 

O resistor é calculado de modo a fornecer a queda de tensão exigida conforme os máximos admitidos pelo integrado. Podemos calculá-lo por:

 

R = (Vi - Vx)/I

 

Onde:

Vi é a tensão de entrada do circuito (volt)

Vx é a tensão de entrada do circuito integrado (máximo de 40 V para os de 24 V e 35 V para os de 5 a 18 V)

I é a intensidade da corrente de carga

 

Veja que, desprezamos a corrente exigida pelo próprio circuito integrado regulador de tensão, já que ela é bastante baixa.

 

A dissipação do resistor será dada por:

 

P = (Vi - Vx) x I

 

Onde as grandezas são as mesmas da fórmula anterior exceto:

P é a potência que deve ser expressa em watts.

 

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