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.
