Todos nós estamos bastante familiarizados com os CIs do regulador de tensão 78XX ou os tipos ajustáveis, como LM317, LM338, etc. Embora esses reguladores sejam excelentes com seu funcionamento e confiabilidade especificados, esses reguladores têm uma grande desvantagem… eles não controlam nada acima de 35V.
Operação do Circuito
O circuito apresentado no artigo a seguir apresenta um projeto de regulador DC que efetivamente contraria o problema acima e é capaz de lidar com tensões de até 100V.
Eu sou um grande admirador dos tipos de CIs mencionados acima simplesmente porque eles são fáceis de entender, fáceis de configurar e requerem um número mínimo de componentes, e também são relativamente baratos de construir.
No entanto, em áreas onde as tensões de entrada podem ser superiores a 35 ou 40 volts, as coisas se tornam difíceis com esses CIs.
Ao projetar um controlador solar para painéis que produz mais de 40 volts, pesquisei muito na rede por algum circuito que controlaria os 40+ volts do painel para os níveis de saída desejados, digamos, 14V, mas fiquei bastante decepcionado como Não consegui encontrar um único circuito que pudesse atender às especificações exigidas.
Tudo o que pude encontrar foi um circuito regulador 2N3055 que não conseguia fornecer nem 1 amp de corrente.
Na falta de encontrar uma correspondência adequada, tive que aconselhar o cliente a optar por um painel que não gerasse nada acima de 30 volts … esse é o compromisso que o cliente teve que fazer usando um regulador de carregador LM338.
No entanto, depois de pensar um pouco, finalmente consegui criar um design capaz de lidar com altas tensões de entrada (DC) e muito melhor do que os homólogos LM338/LM317.
Vamos tentar entender meu design em detalhes com os seguintes pontos:
Referindo-se ao diagrama do circuito, o IC 741 torna-se o coração de todo o circuito regulador.
Basicamente, foi configurado como um comparador.
O pino 2 é fornecido com uma tensão de referência fixa, decidida pelo valor do diodo zener.
O pino 3 é fixado com uma rede divisora de potencial que é calculada apropriadamente para detectar as tensões que excedem o limite de saída especificado do circuito.
Inicialmente, quando a energia é ligada, R1 aciona o transistor de energia que tenta transferir a tensão em sua fonte (tensão de entrada) através do outro lado de seu pino de drenagem.
No momento em que a tensão atinge a rede Rb/Rc, ela detecta as condições de tensão crescente e, em uma fração de segundo, a situação aciona o IC cuja saída aumenta instantaneamente, desligando o transistor de potência.
Isso instantaneamente tende a desligar a tensão na saída, reduzindo a tensão em Rb/Rc, fazendo com que a saída do IC fique baixa novamente, ligando o trasistor de energia para que o ciclo seja bloqueado e se repita, iniciando um nível de saída exatamente igual ao valor desejado definido pelo usuário.
Diagrama de circuito
Os valores dos componentes não especificados no circuito podem ser calculados pelas seguintes fórmulas e as tensões de saída desejadas podem ser fixadas e configuradas:
R1 = 0,2 x R2 (k Ohms)
R2 = (tensão de saída V – D1) x 1k Ohm
R3 = tensão D1 x 1k Ohm.
O transistor de potência é um PNP, deve ser adequadamente selecionado que possa lidar com a alta tensão necessária, alta corrente para regular e converter a fonte de entrada para os níveis desejados.
Você também pode tentar substituir o transistor de potência por um MOSFET de canal P para uma saída de potência ainda maior.
A tensão máxima de saída não deve ser ajustada acima de 20 volts se um IC 741 for usado. Com 1/4 IC 324, a tensão máxima de saída pode ser excedida em até 30 volts.
Regulador de alta corrente com baixa dissipação
O fornecimento de energia foi dado como certo desde a introdução dos agora famosos reguladores de tensão de três pinos. No entanto, há momentos em que tal regulador é insuficiente. Esse tipo de regulador requer uma queda de potencial significativa (geralmente maior que 3 V) e uma alta corrente quiescente (normalmente 6 mA para um 78xx). O regulador mostrado aqui é muito atraente para dispositivos operados por bateria, pois fornece:
- A tensão de saída é variável e altamente estável.
- Queda de potencial reduzida (alguns décimos de volt).
- Corrente quiescente de magnitude muito pequena (20-30 uA).
O regulador é um tipo de série típico em teoria. Um LED vermelho comum ou de jardim com uma demanda de corrente não inferior a 5uA é usado como referência de tensão. Um LED tem uma queda de tensão bastante constante nesta corrente modesta. A corrente é retirada da saída regulada através de R1. Isso melhora a estabilidade.
O amplificador operacional CMOS TLC271 fornece regulação. Ao conectar o pino 8 ao terminal de saída positivo, este amplificador funciona no modo de baixa polarização, o que garante um uso de corrente extremamente baixo. A saída do opamp é utilizada como acionamento básico para o regulador série T2, que é acionado pela fonte de corrente T1. Este arranjo permite um bom controle de uma pequena oscilação de tensão na saída do opamp.
Isso é importante porque a taxa de variação do opamp no modo de baixa polarização é bastante baixa. O opamp obtém sua energia da saída do regulador também. O capacitor C1 atua como um elemento de desacoplamento para o opamp como resultado. Um tipo de resistor de bootstrap, R5, foi determinado como necessário para um controle eficiente.
As configurações de R1 e R4 no diagrama resultam em uma tensão de saída ajustável de 3 a 8 V. R4 pode ser aumentado em 200 k / V para obter tensões de saída mais altas de até 16 V. Desde que a corrente através de D1 não diminua abaixo de 5uA, o valor do resistor R1 também deve ser aumentado.
Conexões longas neste tipo de circuito devem ser evitadas a todo custo para evitar capacitâncias parasitas. O regulamento se deterioraria como resultado disso. A corrente de saída de pico é determinada principalmente pela dissipação permitida em T2 e, em menor grau, pela diferença de tensão entre a entrada e a saída.
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FONTE
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