Aula 05 - Filtro capacitivo e reguladores de tensão.pptx

Eletronica Analógica Capacitores

1. Prof. Gleydson Zeca Monteiro [email protected] sites.google.com/site/senai118eletroeletronica Eletrônica Analógica (SELAN 1)

2. Revisão capacitores Filtro capacitivo Reguladores de tensão Exercícios de compreensão Programação

3. São componentes eletrônicos utilizados em todo tipo de circuito eletrônico Podem desempenhar diferentes funções como o armazenamento de cargas elétricas ou a seleção de frequências em filtros para caixas acústicas Revisão capacitores

4. Composto de duas placas de material condutor chamadas armaduras. Essas placas são isoladas entre si por um material isolante (dielétrico) O material condutor que compõe as armaduras do capacitor é eletricamente neutro em seu estado natural. Ao conectar a uma fonte de corrente contínua aos terminais do capacitor, então ele fica sujeito à tensão da fonte. Revisão capacitores

5. Capacitor assume a mesma tensão da fonte  carregado Se após carregado o capacitor for desligado da fonte, suas armaduras permanecem com os potenciais adquiridos por um longo período. Para descarga do capacitor podemos conectar seus terminais a uma carga. Desta forma teremos uma circulação de corrente pois o capacitor atuará como fonte de alimentação. Revisão capacitores

6. Capacitância Capacidade de armazenamento de cargas Unidade de medida da capacitância é o Farad (F) Revisão capacitores Unidade Símbolo Valor em relação ao Farad Microfarad μ F 10 ⁻⁶ F ou 0,000001 Nanofarad η F (ou kpF ) 10 ⁻⁹ F ou 0,000000001 Picofarad pF 10⁻¹² F ou 0,000000000001

7. Tensão de trabalho Tensão máxima que o capacitor pode suportar entre as armaduras. Aplicar no capacitor uma tensão superior à sua tensão máxima de trabalho provoca o rompimento do dielétrico e faz o capacitor entrar em curto. Revisão capacitores

8. As tensões de saída dos circuitos retificadores, tanto de meia onda quanto de onda completa são pulsantes, ou seja, possuem um ripple de saída. Embora tenha polaridade bem definida, o que caracteriza como tensão contínua, elas sofrem constantes variações de valor, pulsando conforme com a tensão senoidal de entrada aplicada a entrada do circuito retificador. Filtro capacitivo Retificador Meia-onda Retificador Onda Completa

9. Em fontes de alimentação, os filtros tem a função obter uma CC mais pura, ou seja, o mais linear possível. Isso é feito através da implantação de filtros capacitivos após o retificador. Assim, o capacitor se carrega nos ciclos de retificação e descarrega nos períodos de ausência ou diminuição da tensão. A presença de tensão sobre a carga durante todo o tempo, embora com valor variável, proporciona a elevação do valor médio de tensão fornecido. Filtro capacitivo

10. A capacidade de armazenamento de energia elétrica dos capacitores é utilizada para filtrar a tensão de saída de circuitos retificadores. O capacitor é ligado diretamente aos terminais de saída do retificador e em paralelo com a carga. Cuidado com a polaridade do capacitor nos modelos polarizados. Filtro capacitivo

11. Nos intervalos que o diodo conduz, circula corrente através da carga e também no capacitor. Neste período o capacitor armazena energia Filtro capacitivo

12. No intervalo que o diodo está em corte, o capacitor descarrega a energia armazenada. Neste momento quem irá alimentar a carga é exclusivamente a energia armazenada pelo capacitor. Com o passar do tempo a tensão armazenada pelo capacitor irá diminuir devido a sua descarga na carga. Filtro capacitivo

13. O capacitor permanece descarregado ou descarregando até que o diodo conduza novamente, fazendo uma recarga nas suas armaduras. Com a colocação do capacitor, a carga passa a receber tensão durante todo o tempo. Isso aumenta o valor da tensão média de saída do circuito retificador. Filtro capacitivo

14. 0 a 90°: capacitor se carrega até o valor máximo da tensão de entrada. 90 a 360°: tensão de entrada começa a diminuir, o capacitor faz a função da fonte de entrada alimentando a carga temporariamente. Neste período, o capacitor se descarrega parcialmente ou totalmente dependendo de sua capacidade e de quanto foi carregado. Retificação de meia onda com filtro capacitivo

15. Retificação de meia onda com filtro capacitivo

16. Retificação de meia onda com filtro capacitivo VRL sem capacitor VRL com capacitor

17. Retificação onda completa com filtro capacitivo

18. Retificação onda completa com filtro capacitivo

19. Retificação onda completa com filtro capacitivo

20. O tempo de carga do capacitor influencia na ondulação: Quanto mais tempo para descarregar, menor a tensão nas armaduras do capacitor. Para uma mesma carga e mesmo capacitor como filtro, os circuitos de onda completa sempre terão menor ondulação da tensão de saída. Retificador ½ onda: capacitor carrega uma vez por ciclo de entrada  60Hz Retificador onda completa: capacitor carrega duas vezes por ciclo de entrada, diminuindo o tempo que o capacitor terá para se descarregar diminuindo a ondulação da saída  120Hz Retificação onda completa com filtro capacitivo

21. Dividimos os circuitos reguladores de tensão lineares em dois grupos: reguladores de tensão com saída fixa reguladores de tensão com saída ajustável Os reguladores de saída fixa são relativamente mais baratos que os reguladores de saída ajustável e por este motivo são mais utilizados nos circuitos eletrônicos. Regulador de tensão linear

22. Função: regular a tensão fornecida por uma fonte de alimentação, independente das variações de tensão que possam ocorrer na rede de energia elétrica. São classificados em: tensão de saída fixa tensão de saída variável Regulador de tensão linear

23. Tensão de saída fixa Família 78xx (tensão positiva) Família 79xx (tensão negativa) Regulador de tensão linear

24. Tensão de saída fixa I out : limitada em 1A  aquecimento excessivo  desliga automaticamente Encapsulamento TO-220 Regulador de tensão linear

25. Tensão de saída fixa Outros encapsulamentos: TO-226, DIP8, SOT-89 I out : limitada em 100 mA Regulador de tensão linear

26. Saída de tensão fixa Considere o regulador LM7809 e observe na tabela que ele opera com uma tensão mínima de 11,5V e máxima de 24V. Estando neste intervalo irá fornecer uma tensão na saída no intervalo de 8,6 a 9,4V. Regulador de tensão linear

27. Saída de tensão fixa Na entrada, adota-se uma tensão mínima 3V acima da tensão de saída Utilizar um valor inferior a isto não garante estabilidade e regulação Utilizar um valor muito superior consome potência do circuito sem utilidade, gerando aquecimento desnecessário Regulador de tensão linear

28. Saída de tensão fixa Os fabricantes recomendam utilizar capacitores na entrada e saída como filtro à possíveis variações de tensão e evitando que transientes interfiram no funcionamento do regulador. Regulador de tensão linear

29. Saída de tensão fixa Exemplo: Fonte simétrica de ±15V Regulador de tensão linear

30. Regulador de tensão ajustável Part Number : LM317 V out : +1,2 V a +37 V I out : 10mA a 1500 mA V in min : +3 V V in max : +40 V Encapsulamento TO220 Proteção contra curto-circuito e térmica Regulador de tensão linear

31. Regulador de tensão ajustável Regulador de tensão linear

32. Regulador de tensão ajustável Através dos resistores R1 e R2 determinamos a tensão de saída. Para calcular, fixamos o valor de R1 entre 170 e 270 Ω . O valor mais utilizado é 220 Ω .   Regulador de tensão linear

33. Regulador de tensão ajustável Exemplo Um técnico necessita projetar uma fonte variável de 1,2 a 25V. Quais os valores de resistores necessários para isso? Regulador de tensão linear

34. Regulador de tensão ajustável Exemplo O valor de 1,2V é o mínimo que o CI fornece, ou seja, o técnico não precisará se preocupar com ele. Basta calcular o valor do resistor ajustável R2 para que a tensão máxima seja 25V. Adotando R1 como 170 Ω temos:   Comercialmente o valor mais próximo é de 3,3k Ω . Recalculando com o valor comercial veremos que a tensão de saída será então de 25,5V.   Regulador de tensão linear

35. Como os reguladores são componentes sensíveis à temperatura, por serem transistorizados, utiliza-se dissipadores de calor para auxiliar à distribuir o calor produzido pelo componente ao ambiente, através do aumento de sua área. Regulador de tensão linear

36. Exercícios de compreensão Qual a função de um filtro em um circuito retificador? Como ocorre a filtragem de uma tensão em um circuito retificador? O que é ripple ? Você precisa construir uma fonte fixa de +5V, qual o CI você escolhe para o circuito? a)7812 b)7905 c)7805 d)7912 e)NA

37. Exercícios de compreensão Você deseja construir uma fonte de alimentação com saída de +12V e possui quatro fontes de alimentação não reguladas. Qual a melhor opção para ser usada no circuito de forma a termos segurança quanto a estabilidade da tensão de saída e não garantir que haverá sobre aquecimento do CI? a) 100V b) 18V c) 12V d) 5V e) NA Quais os tipos de CI reguladores existentes?