A ideia básica de um regulador série é ligar em série com a linha de alimentação da carga um circuito que funcione como um resistor variável tendo por referência um diodo zener, conforme mostra a figura 1.
Com base nas informações do diodo zener e da própria tensão de saída através de um circuito de realimentação, o regulador muda sua resistência de modo a manter a tensão na carga constante, independentemente da corrente que ela esteja drenando.
A configuração mais simples para este circuito é a que faz uso de um transistor NPN, um diodo zener e um resistor, conforme mostra a figura 2.
O zener mantém constante a tensão na base do transistor, polarizado pelo resistor. Como para conduzir, a tensão de base do transistor deve ser aproximadamente 0,6 V maior que a tensão de emissor, com o uso do zener como referência, garantimos que o circuito sempre vai se comportar no sentido de manter a tensão de emissor 0,6 V abaixo da tensão de base, conforme mostra a mesma figura.
Assim, usando um diodo zener de 12,6 V, garantimos que no emissor do transistor, no qual é ligada a carga, a tensão será sempre 12 V.
Veja que, para que este circuito devemos considerar a queda de tensão no transistor quando ele conduz.
Isso significa que a tensão de entrada deste circuito deve ser pelo menos 2 V maior do que a tensão que desejamos na saída.
O resistor, por outro lado deve ser calculado de modo que ele forneça a corrente que o transistor precisa para saturar e ao mesmo tempo mantenha a tensão que o diodo zener precisa para funcionar.
A vantagem desse circuito é que o diodo zener é percorrido por uma corrente muito pequena em relação à corrente exigida pela carga, pois essa corrente é amplificada pelo transistor.
A desvantagem está no fato de que o transistor se comporta como um resistor variável com uma dissipação elevada de potência, em função da corrente drenada pela carga.
Mesmo nas fontes relativamente pequenas, os transistores usados neste tipo de circuito devem ser dotados de bons radiadores de calor.
Na prática, apenas nas fontes mais simples a configuração dada como exemplo é usada.
Circuitos mais elaborados podem ser conseguidos com o uso de Darlingtons, e mesmo recursos adicionais como proteções contra curto-circuitos, etc.
Deste modo, seguindo essa configuração temos muitos reguladores de tensão de três terminais na forma de circuitos integrados.
Basicamente existem dois tipos de reguladores série para o uso em fontes de alimentação: fixos e variáveis.
Os reguladores fixos possuem um zener interno que já determina a tensão de saída.
Assim, o terminal desse zener normalmente é ligado à terra como no caso dos reguladores de 6 e 12 V, 7806 e 7812, conforme mostra a figura 3.
Veja que esses reguladores são dotados de invólucros que permitem sua montagem direta em dissipadores de calor.
Pequenas alterações na tensão de saída podem ser conseguidas com o acréscimo de um diodo adicional externo que somará sua tensão do diodo interno, como no caso da figura 4.
Na configuração indicada, usando dois diodos comuns polarizados no sentido direto, eles somarão 1,2 V à tensão de um 6705 de 5 V de saídas, obtendo-se assim 6,2 V de saída.
Os circuitos integrados da série 78XX , conforme características dadas mais adiante neste livro, podem controlar correntes até 1 A em sua versão básica.
Para se obter mais corrente do que o circuito pode fornecer é normal o uso de transistores adicionais nas configurações mostradas na figura 5.
Veja que, se transistores forem ligados em paralelo, resistores de emissor devem ser agregados para haver uma distribuição correta das correntes entre eles.
Também é importante observar que a regulagem não precisa ser feita obrigatoriamente na linha positiva de alimentação.
Nas fontes simétricas é comum o uso de reguladores positivos e negativos de tensão ao mesmo tempo.
Tanto o diodo zener como os próprios circuitos reguladores mais sofisticados podem fazer a regulagem negativa de tensão, conforme mostra a figura 6.
Os circuitos integrados da série 79XX por exemplo, são reguladores negativos de tensão. Também é importante observar que existem reguladores que possuem zeners internos de valores muito baixos, o que permite adicionar um circuito externo para ajustar a tensão de saída.
Temos então os reguladores variáveis (que tanto podem ser negativos como positivos) capazes de controlar correntes até que bastante altas.
Citamos como exemplo os reguladores LM317 e LM350. Nessa categoria também pode ser incluído o 723.
Do livro “Fontes de Alimentação” de Newton C. Braga – Vol. 1
Ver também:
• Retificação (99)
• Reostato (309)
• Regulador paralelo (804)
• Filtros (fontes) (513)
• Fontes de alimentação (325)
• Fontes lineares (654)
• Reguladores de tensão (255)
