Circuito Integrado Regulador de Tensão – 78Xxx

Vamos falar sobre o mais conhecidos dos circuitos integrado, o circuito integrado regulador de tensão fixa da linha 78Xxx . A série 78Xxx é composta por circuitos integrados reguladores de tensão positiva fixa de três terminais, que devido a sua versatilidade e confiabilidade é usado em uma grande variedades de aplicações.

Ele veio para promover a substituição de circuitos que usavam  zener diodo ou resistor, proporcionando um melhor resultado e uma melhoria da impedância de saída. Sem a adição de componentes externo ele é compacto e logo se tornou muito usado na eletrônica.

Circuito Integrado Regulador de Tensão

A série 78Xxx de reguladores podem ser usados como reguladores locais, ou seja diretamente no circuito que se deseja alimentar, eliminando os problemas associados com a distribuição de alimentação, comum em sistemas de alimentação única.

Estes reguladores de tensão são extremamente confiáveis pois tem proteção interna contra altas temperaturas e um limitador interno de corrente em caso de curto.

A série 78Xxx está disponível em diversos encapsulamento, mas o mais comum é o TO220, e outro detalhe interessante é que  desde a sua introdução no mercado, a variedade de modelos só aumenta e a sua confiabilidade tem melhorado continuamente.

Existe também sua versão complementar de regulador de tensão fixa negativo, que é a linha 79Xxx, praticamente igual, só que as tensões são negativas. Com os complementos é possível fazer uma fonte simétrica confiável e de baixo custo.

Acima os encapsulamentos disponíveis do 78Xxx.

Circuitos integrados reguladores de tensão na prática

As tensões disponíveis permitem ao 78Xxx ser usado em praticamente todos os projetos eletrônicos. Abaixo uma ligação padrão indicada no datasheet. Datasheet [ver]

As indicões dos componentes externos (capacitores) e suas utilidades:

* Necessário se o regulador está localizado a uma distância maior que 8 cm do filtro (capacitor).

** Recomendado em circuitos que precisam  limitar ruído de alta freqüência .

É sempre recomendável a utilização destes componentes mesmo fora das circunstancias citadas pelo fabricante, isso evita problema e além do mais capacitores são extremamente baratos.

Quando falamos 78Xxx, o X (x maiúsculo) indica o sub tipo, refere-se a sua corrente máxima de trabalho, fabricante, encapsulamento, isso depende do fabricante  e xx representa a tensão de saída do regulador.

A linha 78L geralmente tem encapsulamento plástico, já as outras versões podem ser de plástico, só que a mais comum é de metal, tipo TO220, assim é possível utilizar dissipador de calor.

Ao projetar sua fonte usando os circuitos integrados  78Xxx lembre-se destas duas regras básicas, primeiro, a tensão de saída deve ser sempre menor do que a tensão de entrada e quanto maior for a diferença entre as tensões de entrada e a tensão de saída, mais vai ser o aquecimento do circuito integrado, pois a potência vai ser dissipada no regulador, neste caso use dissipador de calor.

Na primeira regra, a tensão de entrada tem que ser maior que a de saída, por exemplo, se você projetar uma fonte de 12 Volts usando um regulador 7812, a tensão de entrada deve ser de no minimo 14,8 Volts.

Segundo os fabricantes os reguladores de tensão precisam de uma tensão de entrada maior para trabalharem de maneira segura, veja a tabela abaixo.

Essa tensão a mais é chamada de dropout e ela não é um valor absoluto, pode variar dependendo do consumo de corrente da saída, da temperatura do regulador e mesmo do fabricante.

Na segunda regra (diferença entre as tensões in e out), por exemplo,  na sua fonte de 12 Volts usando o 7812 tem uma saída de 1A irá consumir 12 Watts.

Mas se a tensão de entrada é de 15 Volts significa 15 Watts, sendo assim o circuito integrado regulador de sua fonte está  dissipando 3 Watts.

15 – 12 = D

D = 3 Watts

Um dos maiores problemas de projetar uma fonte que é ligada em CA é o ripple, que nada mais é que a ondulação em forma de ruido dos  60 Hz da rede elétrica que quando mal filtrado chega a linha de tensão.

No caso dos reguladores 78Xxx não é necessário um grande capacitor eletrolítico para a filtragem, basta um capacitor eletrolítico baixo que já é suficiente para que o ripple seja suprimido.

O regulador de tensão 78Xxx é um circuito integrado bastante robusto, tem proteção contra picos de tensão, curto-circuito e até superaquecimento. Mas tem um tendão de Aquiles, ele é vulnerável a tensões reversas.

A tensão reversa ocorre em cargas indutivas tais como motores, relés, transformadores e eletroímãs e a fim de proteger contra este problema, o circuito regulador de tensão deve incluir um díodo adicional , o chamado diodo flyback, que deve ser colocado entre a entrada e a saída.

Este diodo pode ser um diodo retificador comum, como os diodo 1n400x.

Variando a tensão de saída do circuito integrado regulador

Existem algumas formas de variar a tensão de saída de um regulador fixo, elas podem ser feitas com resistor, diodo comum ou diodo zener.

Estas são maneiras, ou seja truques para enganar o circuito integrado regulador de tensão e obter  outras tensões. Para isso geramos uma tensão com um potencial de falso zero .

O exemplo abaixo usa um diodo 1N914 para reduzir a tensão, leve em conta que cada diodo tem uma tensão de queda diferente, no caso do 1N914 que é um diodo rápido a tensão gera em torno de 0,7 Volts.

Já vimos a redução de tensão usando diodos, e é o mesmo método que foi usado nos 7805.Usando um diodo no terra do regulador de tensão 7805, a tensão de saída ( V out ) vai  ser de  5.7 Volt.

Mas se você pretende tensões em menores intervalos de tensões use diodos Schottky, estes diodos tem uma tensão de queda 0,2 Volts.

Você pode usar vários diodos para obter a tensão desejada, tensões maiores podem ser conseguidas utilizando díodos Zener. O cálculo para usar o diodo zener é mais simples, basta somar a tensão do diodo zener com a tensão do ci regulador.

A primeira vez que tive contato com com este tipo de circuito foi na fonte de um osciloscópio Icel SC 6020, que em sua fonte tinha uma tensão de 21 Volts para alimentar o circuito Horizontal e vertical.

No caso desta fonte os 21 Volts é alcançado com um diodo zener 9V1 de 9,1 Volts e um regulador de 12 Volts.

Um outro método de mudar a tensão de saída é através de resistores, que pode ser fixa com resistor comum ou trimpot, e tensão variável com um potenciômetro.

Na internet você vai encontrar duas maneiras de usar resistores, uma simples que é usado o resistor no terra do regulador e outra maneira que leva dois resistores, um no terra igual a primeira e outro resistor  do terra para a saída do regulador.

Vamos mostrar a versão de um resistor, afinal se começar empetecar o regulador é mais fácil usar um regulador variável nativo como o lm317.  O cálculo para o resistor do regulador de tensão é este abaixo.

R = VR / IR

VR = 4.5V, IR1 = 4.6mA

R = 4.5V / 4.6mA = 0.98 K Ohm

R = 1 K Ohm (aredondado)

A tensão de saída pode ser ajustado (variada) de 5V a 24V através de um potenciômetro ligada à linha comum de regulador. A tensão de entrada e heatsinking do regulador deve ser suficiente para a tensão de saída e corrente. A saída não pode emitir mais de 100mA @ 5V devido ao calor produzido pelo regulador, se a tensão de entrada é dizer 24v – 36v. Veja acima a discussão.

7805 voltage regulator circuit | Fixed & adjustable output

http://www.talkingelectronics.com/pay/BEC-3/Page57.html