Regulador de tensão

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                       Reguladores de tensão na prática
                                                Baseado numa idéia de A.Voigt

 
Apesar de os reguladores de tensão de três terminais serem hoje muito utilizados,existem alguns cuidados a serem tomados quando são usados num circuito. Como sempre, as coisas na prática são mais complicadas do que na teoria.
                                                

 Desde que começaram a aparecer no mercado, os integrados reguladores de tensão
 com três pinos rapidamente relegaram para segundo plano as alimentações
 construídas com componentes individualizados. E existem boas razões para esse fato.
 Para que complicar as coisas, quando o trabalho pode ser feito com apenas um componente?
Existem praticamente para todas as tensões de saída e o desempenho
da famosa série 78xx é mais do que suficiente para a maior parte das
aplicações. Além disso, já vêm dotados de potentes circuitos de proteção térmica
e contra excesso de corrente consumida. O único cuidado a ser tomado
é que a amplitude da tensão de entrada seja pelo menos 3 V superior ao valor
da tensão de saída. Se não for assim, o circuito integrado é incapaz de
manter estável a tensão de saída.
Os circuitos integrados da série 78xx são muito utilizados,
porque ocupam pouco espaço nas placas de circuito impresso e necessitam de poucos componentes
externos. A figura 1 mostra o esquema de uma fonte de alimentação
que utiliza um desses integrados. A tensão alternada do secundário de um
transformador é aplicada numa ponte retificadora, formada por quatro diodos,
e depois é armazenada no capacitor eletrolítico C1. Por outro lado, os capacitores
C2 e C3 melhoram a estabilidade do regulador, bem como a resposta
a transitórios. O capacitor eletrolítico C4 armazena a tensão de saída para
melhorar a estabilidade na carga. Para tornar a função dos vários componentes
mais evidente, é melhor desenharmos o circuito com a forma da figura
2. Apesar de essa forma de apresentação ser pouco convencional, tem a
vantagem de mostrar imediatamente alguns dos cuidados a serem tomados
na construção do circuito. Agora é evidente que o capacitor eletrolítico C1 deve
ficar montado tão perto quanto possível da ponte retificadora e os terminais
C2 e C3 devem ser soldados perto dos terminais de entrada e saída do integrado
regulador. Por fim, C4 deve ser montado tão perto quanto possível da
carga onde a corrente é mais variável. Por outro lado, as trilhas de 0 V devem
ser interligadas apenas num ponto comum, e normalmente o terminal -

Figura 1. Esquema típico de uma fonte de alimentação com um integrado da família 78xx

                              

                       

Figura 2. O mesmo esquema da figura 1, mas agora desenhado para tornar mais evidente
a função desempenhada pelos capacitores.

Figura 3. Em determinadas circunstâncias, a adição de dois resistores pode melhorar
o comportamento do circuito.

mais negativo do capacitor de saída é o local mais apropriado.
Se esses cuidados forem levados em conta, a estabilidade a rejeição da tensão de ondulação e a
resposta a transitórios da fonte de tensão são muito melhores. Esses cuidados
ainda são mais importantes quando, numa placa de circuito impresso, a distância
da ponte retificadora à carga é relativamente grande.
Sobre os valores dos capacitores, também há algumas considerações a fazer.
Na prática, um valor de 100 nF atribuído a C2 e C3 parece ser o mais apropriado.
Além disso, esses capacitores devem ser do tipo cerâmico de disco. O valor de C4
não é muito crítico e normalmente possui valor entre 10 μF e 47 μF, conforme a
intensidade de corrente que a carga solicita à fonte. Quanto maior a corrente, maior o capacitor.
No caso de C1, existe uma regra simplificada, que pode ser aplicada. Seu valor
em μF deve ser igual (de preferência o dobro) ao valor da corrente consumida
em mA. Isto é, no caso de uma fonte que fornece 1.000 mA, C1 deve possuir o valor
de 2.000 μF. É claro que a tensão de serviço dos capacitores utilizados deve
ser o dobro do valor de tensão a que eles estão submetidos no circuito. Na figura
2, C1 deve poder suportar 35 V, mas C4  basta poder suportar 16 V.
Resistores adicionais O autor refere que o desempenho do
circuito da figura 2 pode ser significativamente melhorado com duas pequenas
modificações. Segundo afirma, com essas modificações, a resposta a transitórios
é melhor nos casos em que a corrente de carga varia rapidamente. Entretanto,
temos de informar que, no Laboratório da Elektor, não conseguimos reproduzir
as afirmações do autor. As alterações resumem-se à adição de
dois resistores montados em série com os capacitores C2 e C4, como mostra a figura
3. Por outro lado, o capacitor C3 pode ser omitido, o valor de C2 é mantido e
o de C4 é aumentado. Quanto aos valores de R1 e R2, é difícil fornecer uma regra
que defina os valores a serem utilizados. No protótipo do autor, que usava
um integrado 7812, os valores indicados na figura 3 forneciam o melhor resultado.
Após termos executado várias experiências, parece que, à medida que se
utiliza um capacitor C4 de maior valor, R2 deve ser menor. No caso de R1, as variações
são menos críticas. É difícil fornecer uma explicação científica
para o que se passa. Uma hipótese é que os capacitores, aliados à indutância
parasita das trilhas de cobre, formam às vezes circuitos LC que oscilam a determinadas
freqüências, fazendo com que o integrado regulador apresente
maior tempo de reação. Nesses casos, um pequeno resistor em série pode amortecer
o circuito ressonante. É natural que a marca do integrado utilizado também
influencie no processo. Embora pensemos que os efeitos benéficos
dos resistores em série não se manifestem em todas as situações, não
há nada como o leitor experimentar e tirar as próprias conclusões. No fim, o
custo adicional é insignificante.