Entenda os Conceitos de um Regulador de Tensão

Oderlando Silva

3 anos atrás

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Olá! Seja bem vindo!

Conhece o regulador de tensão ? Sabe para que funciona e como utilizar um ? Este post te trará informações importante na hora de usar um regulador de tensão. Assim, você poderá escolher onde e quando utilizar um e como escolher o mais apropriado.

O que é um regulador de tensão ?

Reguladores de tensão são dispositivos que geram uma tensão de saída constante, independentemente das mudanças em sua tensão de entrada ou no consumo de corrente da carga alimentada, desde que o consumo esteja dentro dos limites ideais e que o circuito seja bem projetado.

Por que usar um regulador de tensão ?

Como sabemos, circuitos eletrônicos são capazes de operar bem, desde que dentro das faixas de tensão apropriados. Desse modo, é importante que a tensão de alimentação seja a mais estável possível. Principalmente se o circuito for crítico como, por exemplo, na alimentação de microcontroladores.

Tipos

Regulador de tensão linear

Um regulador linear usa um dispositivo de passagem ativa (BJT ou MOSFET)

controlado por um amplificador diferencial de alto ganho. Ele compara a tensão de saída com uma

tensão de referência precisa. Assim, esse dispositivo de passagem ativa pode ser ajustado para conseguir manter uma tensão de saída constante. De forma resumida, um regulador de tensão linear varia sua resistência interna de acordo com as necessidades do circuito para que a tensão de saída seja constante.

Uma das desvantagens dos reguladores de tensão linear é o fato de haver uma maior queda de tensão entre os terminais de entrada e saída do regulador. Sendo assim, há uma dissipação maior de calor.

No regulador LM7805, por exemplo, há uma queda mínima de tensão de 2V. Desta forma, são necessários pelo menos 7 volt em sua entrada para obter 5V estáveis em sua saída. Caso a corrente que atravesse o LM7805 seja de 1A, a potência dissipada pelo regulador seria de 2W (2v * 1A = 2W).

Regulador de tensão comutado

Um regulador de comutação usa a tensão de entrada CC (tensão a ser regulada pelo regulador) para que seja aplicada a um interruptor de alimentação MOSFET ou BJT. A tensão de saída do interruptor de alimentação filtrada é realimentada para um circuito que controla os tempos de ligar e desligar. Então, a tensão de saída permanece constante, independentemente da tensão de entrada ou da corrente que a carga consome.

Os reguladores de chaveamento (comutação) são muito mais eficientes em termos de conversão de energia, onde a eficiência desempenha um grande papel. Mas, os reguladores lineares funcionam muito bem como reguladores de tensão em aplicações de baixa tensão.

Encapsulamentos

Figura 01 – Alguns tipos de encapsulamento usados para reguladores de tensão.

Os reguladores, assim como os outros componentes que conhecemos, possuem diferentes tipos de encapsulamentos, que são os invólucros que guardam e protegem o circuito dentro do componente. A gama de encapsulamentos aumenta quando consideramos que existem vários modelos e tamanhos.

Uso de capacitores para regulagem de tensão

É muito comum o uso de capacitores nas entradas e saídas de reguladores de tensão, com a finalidade de dar uma menor variação da tensão em caso de variações bruscas da carga e até mesmo na tensão de entrada do regulador. Sendo assim, você poderá encontrar em datasheets circuitos como da da figura 02:

Figura 02 – Uso de capacitores associados a um regulador.

Exemplos de reguladores de tensão

7805

O Regulador 7805 é capaz de fornecer uma tensão de 5V regulada com corrente de até 1,5A. Pertence à serie de reguladores 78XX, em que os dois últimos dígitos representam a tensão de saída. Por exemplo, o 7806 fornece 6V regulados em sua saída, enquanto o 7812 fornece 12V. Reguladores de encapsulamento TO-220 são os mais utilizados (lado esquerdo da figura 02). Logo, você poderá fazer uso de dissipador de calor a ser parafusado em sua carcaça, caso seja necessário.

78L05

O 78L05, pois sua vez, é capaz de fornecer uma tensão de 5v, igualmente ao 7805. Mas, diferentemente do 7805, o 78L05 tem uma menor capacidade de fornecimento de corrente, chegando a apenas 100mA. A linha 87Lxx possui nomenclatura semelhante à linha 78xx, na qual reguladores 78L06 fornecem 6v, os reguladores 78L09 fornecem 9V e daí por diante. Algo bastante simples de lembrar. Por sua menor capacidade de carga, está disponível em encapsulamentos menores, pois não necessita dissipar tanta potência.

Lm317

Diferente dos reguladores anteriores, 0 Regulador de tensão variável LM317 faz parte de uma classe de reguladores que você poderá escolher a tensão de saída desejada, fazendo um ajuste simples com um potenciômetro no circuito. Eles são projetados para fornecer mais de 1,5 A de corrente de carga com uma tensão de saída ajustável em uma faixa de 1,2 a 37 V. A tensão nominal de saída é selecionada por meio de um divisor resistivo, tornando o dispositivo excepcionalmente fácil de usar.

Os encapsulamentos disponíveis para o lm317 estão no mesmos formatos usados para o 7805, permitindo que ele também possa ser provido de um dissipador de calor quando montado em um circuito.

Na AutoCore Robótica você encontra diversos reguladores de tensão neste link. Caso você esteja procurando um regulador de tensão ajustável, temos também muitas opções aqui, inclusive, módulos com display !

AMS1117

Estes reguladores são encontrados no formato smd, possuindo uma ampla faixa de tensões: a partir de 1.5V até 5V. Além dos reguladores de tensão fixa, também há reguladores com tensão variável (AMS1117 Adj). Podem fornecer correntes de até 1A. Também estão disponíveis na AutoCore Robótica ! Encontre-os aqui.

Regulador de tensão Zener

Os reguladores de tensão citados anteriormente são circuitos integrados que geram uma tensão fixa em sua saída. Mas, existem dispositivos ainda mais simples que fazem esse mesmo controle de tensão. Esses dispositivos são os diodos Zener.

Os diodos Zener operam de forma diferente dos diodos comuns, pois são os únicos componentes da família de semicondutores, pois seu modo de operação é estando reversamente polarizado. Assim, um diodo zener para 5.1V permitira que a tensão sobre ele atinja o valor de tensão máximo de 5,1V (abaixo disso ele não entrará em ação) conduzindo corrente e evitando a elevação da tensão. Mas, é necessário ficar atento à potência máxima dissipada pelo diodo. Deste modo, um diodo zener fornece várias aplicações úteis como, por exemplo, atuando para o fornecimento de uma tensão constante ou fornecendo uma tensão de referência estável sem a necessidade de muitos componentes complementares.

Tem como desvantagem, em comparação aos outros reguladores, a menor capacidade de fornecimento de corrente devido à menor potencia de dissipação suportada. Mas, para projetos com pouco consumo de carga pode ser tornar a opção mais viável e fácil.

Há circuitos em que os componentes consomem pouca corrente como, por exemplo, os que alimentam leds em um abajur de tomada. Desse modo, o uso de transformadores é dispendioso e o projetista pode substituí-lo através do emprego de capacitores de poliéster. Veja o regulador Zener em um circuito:

Figura 04 – Fonte de alimentação simples usando diodo Zener.

Conclusões finais

Você pode perceber que as opções de reguladores de tensão são muitas e cada um possui suas características. Desse modo, não faltará opções para que você possa escolher o regulador ideal e montar seu projetos conciliando menor custo, facilidade de montagem (escolhendo o encapsulamento que seja mais fácil para você montar, como SMD ou DIP, por exemplo), necessidade ou não para fixar os componentes (smd facilita em tempo e espaço pois são compactos e não há necessidade de perfurar a PCB). Logo, faça uma boa avaliação dos parâmetros e necessidades do seu projeto e sinta-se a vontade para usar o conhecimento aprendido aqui !