O circuito de alta potência “diodo zener” usando regulador de shunt de transistor apresentado aqui pode ser usado para obter saídas de alta precisão, temperatura e tensão estabilizadas de fontes de alta corrente, com segurança.
Limitação de Zener Normal
Os diodos zener de baixa potência que normalmente usamos em circuitos eletrônicos são especificados para trabalhar com baixas correntes e, portanto, não podem ser usados para derivar ou estabilizar fontes de alta corrente.
Embora estejam disponíveis diodos zener de classificação mais alta, eles podem ser relativamente caros. No entanto, é realmente possível fazer um diodo zener de alta potência personalizável usando transistores de potência e um IC regulador de derivação, conforme mostrado abaixo:
Diagrama de circuito
Usando um regulador de derivação
Observando a figura, podemos ver o envolvimento de um IC regulador de derivação especializado na forma de LM431 ou TL431, que é basicamente um diodo zener ajustável de baixa potência.
Além do atributo de tensão variável, o dispositivo também inclui o recurso de produzir uma saída com temperatura estabilizada, o que significa que as condições de temperatura ambiente não influenciarão o desempenho deste dispositivo, o que não é possível com os diodos comuns.
Mas no que diz respeito à capacidade de manuseio de energia, o dispositivo TL431 não é melhor do que a contraparte convencional do diodo zener.
No entanto, quando combinado com um transistor de potência como o TIP147 mostrado, a unidade se transforma em uma unidade de diodo zener de alta potência altamente versátil, capaz de desviar e estabilizar fontes de alta corrente sem ser danificada.
Exemplo de aplicativo
Um exemplo clássico de aplicação deste circuito pode ser visualizado neste circuito regulador de shunt de motocicleta, onde o projeto é empregado para manobrar e proteger o alternador da motocicleta dos altos EMFs reversos.
O projeto também pode ser testado em fontes de alimentação capacitivas de alta corrente para adquirir saída estabilizada livre de surtos dessas fontes de alimentação sem transformador bastante inseguras, mas compactas.
Outras aplicações adequadas deste circuito versátil podem ser para controlar saídas de aerogeradores e como controlador eletrônico de carga para regular saídas de hidrogeradores.
Sem a integração TIP147, o estágio LM431 parece bastante vulnerável, e também a regulação está sendo desenvolvida apenas no ânodo/cátodo do dispositivo, e não nos terminais de alimentação principais.
Controle de alta potência
Com o transistor de potência integrado o cenário muda completamente e agora o transistor simula os resultados do regulador shunt, desviando a alta corrente da entrada para os níveis corretos, conforme especificado pelas configurações do LM431.
O divisor de potencial feito usando os resistores 3k3 e 4k7 na entrada de referência do IC determina essencialmente o limite de disparo para o IC, normalmente o resistor superior pode ser ajustado para obter qualquer saída de tensão estabilizada zener desejada do circuito do transistor.
Os cálculos detalhados para os resistores podem ser aprendidos nesta folha de dados do regulador de derivação TL431
Nota: O TIP147 deve ser montado em um dissipador de calor do tipo aletas substancialmente grande para permitir um funcionamento adequado e ideal do circuito.
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