Os reguladores lineares de tensão, principalmente os LDOs (Low Drop Output) são elementos vitais em muitos circuitos eletrônicos. Existem centenas de soluções disponíveis para projetos envolvendo esses circuitos, de modo que abordar todas num único artigo seria impossível. No entanto, selecionamos uma boa quantidade de circuitos práticos, baseados na própria literatura dos fabricantes, os quais podem servir de base para os leitores. Mais informações podem ser obtidas nos próprios sites dos fabricantes, que serã indicados.
Se bem que a tendência de uma boa quantidade de projetos seja utilizar fontes chaveadas, muitos ainda usam reguladores lineares e mesmo alguns chaveados possuem etapas em que a regulagem de tensão é feita por reguladores lineares.
Para os projetos em que a energia é crítica, como os alimentados por baterias, há ainda o problema da dissipação no regulador que, para isso, deve apresentar a menor queda de tensão possível.
Para essa finalidade são usados os LDOs (Low Drop Output), reguladores lineares que usam dispositivos que, na condução apresentam uma resistência muito baixa e com isso, dissipam o mínimo de potência.
Além disso, eles podem trabalhar com tensões muito baixas, como as fornecidas por baterias e pilhas, o que não ocorre com os reguladores comuns.
Os circuitos dados a seguir utilizam reguladores comuns e LDOs, servindo de referência para os leitores que precisam desse tipo de aplicativo.
Texas Instruments
A Texas Instruments (www.ti.com) em seu Power Management Selection Guide, por exemplo, fornece informações sobre uma grande linha de reguladores lineares de tensão com todos os recursos possíveis para a aplicação que o leitor tenha em mente. Esse documento pode ser acessado via internet e baixado na sua totalidade no formato PDF.
Dentre esses circuitos selecionamos o TPS736xx de 400 mA onde o XX indica a tensão de saída. O circuito típico de aplicação para esse componente é mostrado na figura 1.
Observe que os três capacitores são opcionais. Essa família de circuitos integrados reguladores de tensão é fornecida em tipos de 1,7 v a 5,5 v de tensão de entrada e saídas fixas (dadas pelo xx) de 1,20 a 5,0 V, além de versão ajustável com saídas de 1,20 a 5,5 V.
A queda de tensão nos dispositivos dessa família é extremamente baixa, da ordem de 75 mV (tip) e no modo shutdown seu consumo é unferior a 1 µA. Os invólucros desse componente são os mostrados na figura 2.
National Semiconductor
A National Semiconductor (www.national.com) também apresenta uma vasta linha de reguladores de tensão lineares comuns e LDOs para as mais diversas aplicações.
O regulador selecionado é o LP5900 pata correntes até 150 mA, especialmente indicado para circuitos de RF e Analógicos, não necessitando de capacitores bypass. Na figura 3 temos um circuito típico de aplicação, observando-se a entrada ENABLE que permite levar o circuito a uma condição de baixo consumo.
O LP5900 é fornecido com tensões de saída de 1,5 , 1,675, 1,8 , 1,9 , 2,0 , 2,1 , 2,2 , 2,5 , 2,6, 2,7 , 2,8 , 2,85 , 3,0 e 3,3 V. A faixa de tensão de entrada vai de 2,5 V a 5,5 V e o invólucro pode ser tanto SMD como LLP. A queda de tensão média desse dispositivo é de apenas 80 mV.
ST Microelectronics
Como produto destacado da ST Microelectronics (www.st.com) temos o PB137, em invólucro TO-220 especialmente indicado para ser usado em carregadores de baterias chumbo-ácido. Esse componente tem o diagrama de aplicação típica mostrado na figura 4, apresentando uma corrente máxima de saída de 1,5 A com tensão de saída de 13,7 V.
Sua pinagem é mostrada na figura 5.
Recursos importantes a serem destacados neste componente são a limitação de corrente, shutdown térmico e, além disso, uma proteção para operar na área segura. Outro ponto importante é a corrente de fuga inversa da ordem de 10 µA.
Allegro Micro
Da Allegro Microelectronics (www.allegromicro.com) destacamos um sofisticado regulador para uso automotivo, o A8450, cujo diagrama funcional é mostrado na figura 6.
Este circuito integrado tem quatro saídas de tensões. As tensões de 1,2 e 3,3 V podem ser usadas para alimentar microcontroladores de DSPs. Temos ainda uma tensão de 5 V para circuitos lógicos. A corrente para digitais de 5 V é de 200 mA e para analógicos de 200 mA.
A faixa de tensões de entrada vai de 6 V a 45 V e temos ainda uma saída dc-dc de 5,7 V, para conversor buck. Todas as opções estão disponíveis num componente de 24 pinos SOIC.
Intersil
O regulador de tensão da grande família disponível da Intersil é o ISL9007. Este componente, cujo diagrama de blocos é mostrado na figura 7, consiste num LDO com alto PSSR capaz de fornecer uma corrente contínua de saída de 400 mA.
Este regulador é estável com capacitâncias de saída de 1 µF a 10 µF e tem uma corrente quiescente de apenas 50 µA. A tensão de entrada pode ficar entre 2,5 e 6,5 V, sendo disponíveis versões com tensões de saída de 3,3 , 2,85 , 2,8 e 2,5 V.
A queda de tensão é tipicamente de 200 mV com uma corrente de saída de 400 mA. Na figura 8 temos um circuito de aplicação típico onde os capacitores usados são de cerâmicos de 1 µF. Este componente é especialmente indicado para aplicações alimentadas por bateria.
O invólucro é MSOP de 8 pinos e, além disso, ele conta com uma entrada de shutdown que leva o dispositivo a um consumo de apenas 1 µA. Outro destaque é o softstart que limita a corrente no momento em que o circuito é ligado.
Linear
A Linear Technology (www.linear.com) possui uma ampla linha de reguladores lineares de tensão, tanto positivos como negativos. O escolhido para esse artigo é o LT3080, que pode fornecer correntes de 1,1 A com tensões de entrada de 1,2 a 36 V.
A queda de tensão é de apenas 300 mV e como característica importante ele apresenta a possibilidade de ser ligado em paralelo com outras unidades do mesmo tipo para aumentar sua capacidade de corrente. Trata-se também de um dispositivo estável com capacitores de saída até 2,2 µF. Na figura 9 temos um diagrama típico de aplicação desse componente.
Na figura 10 temos o modo de se fazer a conexão em paralelo desse componente para se obter maior corrente de saída. Observe a necessidade de resistores em série para garantir a igualdade na divisão da corrente.
Para se obter uma corrente muito mais intensa podemos usar um transistor de potência externo, como mostra a figura 11. Evidentemente esse transistor deve ser montado num excelente radiador de calor. Com o circuito indicado pode-se obter uma corrente máxima de saída de 5 A.
Finalmente temos uma aplicação em que o regulador funciona como uma fonte de corrente constante.
O resistor de 1 Ω determina a intensidade dessa corrente, a qual tem um ajuste fino no trimpot de 100 k Ω. O circuito para essa aplicação é mostrado na figura 12, lembrando que a corrente máxima que pode ser obtida é 1 A.
No datasheet do LT3080 podem ser encontrados diversos circuitos práticos adicionais utilizando esse componente.
Micrel
A Micrel (www.micrel.com) é outro fabricante de dispositivos semicondutores que conta com uma ampla linha de reguladores de tensão lineares, tanto comuns como LDOs. Escolhemos dois circuitos integrados bastante interessantes para aplicações de alta corrente.
O primeiro é o MIC29710 que consiste num regulador fixo com 7,5 A de corrente máxima de saída, fornecido em invólucro TO220. Este componente, especialmente projetado para alimentar microprocessadores, como os da linha Pentium, pode ser obtido com tensões de saída de 3,3 V e 5,0 V.
A versão de 5,0 V pode ser usada em na alimentação de lógica digital (TTL) em diversos tipos de equipamentos. O CI pode ser usado, por exemplo, como regulador final em fontes chaveadas, para fornecer a tensão secundária de 3,3 V ou 5,0 V. Outra aplicação é em equipamentos alimentados por bateria. Na figura 13 temos um circuito prático de aplicação do MC29710.
A queda de tensão nesse circuito integrado é de apenas 700 mV e a corrente de terra muito baixa.
Para uma saída de tensão ajustável temos o MIC29712 cujo diagrama básico de aplicação é mostrado na figura 14.
Este componente também é capaz de fornecer uma corrente de saída de 7,5 A e sua tensão de saída pode ser ajustada na faixa de 1,25 a 16 V que é a máxima tensão de entrada permitida para os componentes dessa família. Na figura 15 temos um circuito completo de aplicação para esse componente, com a fórmula que permite calcular os valores do divisor resistivo para uma dada tensão de saída.
Observe que esse componente é fornecido em invólucro TO-220 com 5 pinos enquanto que a versão fixa vem em invólucro de três terminais.
Conclusão
Há ainda hoje uma vasta gama de aplicações para reguladores lineares de tensão. Diferentemente do que se pensa, as fontes chaveadas não atendem ainda à todas as necessidades de projeto, o que leva a uma procura desse tipo de configuração como regulador secundário ou ainda nos casos em que a potência dissipada por esse tipo de dispositivo não é importante.
Neste artigo demos uma pequena amostra dos CIs com que o leitor pode contar hoje para projetos que exijam reguladores lineares. Visitando os fabricantes, o leitor vai constatar que dentro de cada família estão disponíveis dezenas de tipos diferentes que, certamente pelas suas características atendem a uma necessidade específica de projeto.
