Fusível

Diodo Zener

O diodo zener é equivalente a uma fonte de tensão d.c, quando operando na região de 
ruptura, isto é, podemos considerá-lo como uma fonte d.c com uma pequena 
resistência interna. 
Este é um tipo especial de diodo usado para prover uma “standar or reference 
voltage” Por esta razão, o diodo Zener é frequentemente citado como um “reference 
diode” 
Sua principal vantagem é manter a tensão nos seus terminais aproximadamente 
constante. Seu símbolo eletrônico é mostrado na fig. 1. 
Em circuitos práticos, devido a resistência interna, a voltagem terminal de uma 
bateria varia com a corrente. O diodo Zener pode ser usado para estabilizar a 
voltagem d.c de modo que o circuito seja provido de uma fonte estabilizada. 
A fig.2 mostra a curva característica para o diodo zener (gráfico I -V), onde na 
região de polarização direta, começa a conduzir em 0,7V ou próximo. 
Na região reversa, note que a ruptura não é destrutiva, o “joelho” (VZ) é severamente 
pronunciado. Seguido a um drástico aumento de corrente, a tensão é praticamente 
constante ( VZ, em quase toda a região de ruptura). O valor de VZ é geralmente 
especificado para uma determinada corrente de teste IZT.
A potência dissipada por um diodo zener é dada por: 
P
Z = VZI
Z
Por exemplo, se VZ = 6,2V e IZ = 12mA, então: 
P
Z = 6,2V x 12mA = 74,4mW. 
Desde que a potência não seja ultrapassada, o diodo zener pode operar dentro da 
região de ruptura sem ser destruído. 
Na especificação do fabricante, está incluída também a corrente máxima que o diodo 
pode suportar, em função da máxima potência. Assim: 
I
ZM = PZM / VZ
onde: 
I
ZM = máxima corrente de zener especificada 
P
ZM = potência especificada 
VZ = tensão de zener 
Por exemplo, a corrente especificada de um diodo zener de 6,2V com uma especificação de potência de 
500mW, é 
I
ZM = 500mW / 6,2v = 80,6mA 
Isto significa que, se houver uma resistência limitadora de corrente suficiente para manter a corrente de zener 
abaixo de 80,6mA, o diodo zener pode operar dentro da região de ruptura sem ser danificado. 
Quando um diodo zener está operando na região de ruptura, um aumento na corrente produz um ligeiro aumento 
na tensão. Isto significa que o diodo zener tem uma pequena resistência, denominada impedância zener (ZZT), 
associada a IZT; VZ. Assim por exemplo, para um diodo com as especificações: VZT = 12V; I
ZT = 20mA e 
ZZT = 5Ω, indica que o diodo zener tem uma resistência de 5Ω para uma corrente de 20mA e uma tensão de 
12V. 
Regulação de tensão 
Para que ocorra o efeito regulador de tensão é necessário que o diodo zener opere dentro da região de ruptura, 
observando-se as especificações da corrente máxima. 
O regulador de tensão a Zener é analisado traçando-se a característica tensão-corrente associada a RS . 
No circuito da fig. 3, a corrente IRS que circula por RS ( resistor em série) é a própria corrente que circula pelo 
diodo zener, pela lei de Kirchhoff 
 IRS = (VI
 - VZ) / RS2
Para entender como funciona a regulação de tensão, suponha que a 
tensão VI
 varie para 9V e 12V respectivamente. 
O ponto de saturação (interseção vertical), é obtido com VZ = 0. 
 a) obtenção de q1 (VZ = 0), I = 9/500 = 18mA 
 b) obtenção de q2 (VZ = 0), I = 12/500 = 24mA 
O ponto de ruptura (interseção horizontal), é obtido com IZ = 0. 
 a) obtenção de q1 (IZ = 0), VZ = 9V 
 b) obtenção de q2 (IZ = 0), VZ = 12V 
O aspecto do gráfico é mostrado a seguir: 
A análise do gráfico da fig.4, mostra que embora a tensão VI
varie para 9V e 12V respectivamente, haverá mais corrente no 
diodo zener. Como conseqüência, as interseções q1 e q2. 
Portanto embora a tensão VI
 tenha variado de 9 a 12V, a 
tensão zener ainda é aproximadamente igual a 6V. 
Basta para isso comparar a diferença entre q1 e q2, onde a 
tensão de saída é mantida praticamente constante mesmo que a 
tensão de entrada tenha variado. Essa é a idéia de regulação de 
tensão.
No caso da fig.5, “diodo Zener ideal”, podemos considerar a 
região de ruptura como uma linha vertical. Isto quer dizer que 
a tensão de saída será sempre constante, embora ocorra uma 
grande variação de corrente, o que equivale ignorar a 
resistência zener. 
“Isto sugere que um regulador a Zener poderia ser substituído 
por uma fonte de tensão com resistência interna nula”. 
No caso da fig. 6, “diodo Zener real”, isto não ocorre, pois deve ser levada 
em consideração a resistência zener. Isto quer dizer que na região de 
ruptura a linha é ligeiramente inclinada, isto é, ao variar a corrente, haverá 
certa variação, embora negligenciável, da tensão de saída. A resistência 
zener (RZ) em série com uma bateria ideal deve ser levada em 
consideração. Isto significa que quanto maior for a corrente, esta 
resistência produzirá uma queda de tensão maior. Com relação ao gráfico 
da fig. 4, note que: 
 a) tensão em q1 será: V1 = I1 . RZ + VZ 
b) tensão em q2 será: V2 = I2 . RZ + VZ
A variação da tensão de saída será dada por: 
V2 - V1 = (I2 - I1).RZ ou ∆VZ = ∆I
Z
RZ 
Note que quanto menor for a resistência zener, menor será a variação da 
tensão de saída. 
Os diodos Zener encontrados, são frequentemente especificados pelo valor 
da tensão de Zener (VZ) e pela potência máxima de trabalho 
P
Zmáx = VZ IZmáx.. Note que os parâmetros PZmáx e VZ, permitem determinar 
o valor de IZmáx, porém para determinar IZmin., se faz necessário a 
característica dada pelo fabricante. Para fins de projeto, em circuitos 
práticos utiliza-se: 
 IZmin. = IZmáx/10 
que representa a aproximação do parâmetro real, obtido da característica. 
Consultar catálogo adequado.

fonte dc

Fonte Dc

Dispositivo utlizado corrente ou tensão alternada em fonte de tensão ou corrente continua.

Esse tipo de dispositivo pode ser independente do aparelho ou estar dentro do circuito eletrônico do mesmo, exemplo televisores, computadores e muitos aparelhos eletrônicos possuem seu circuito conversor de Alimentação AC da da rede eletríca. Porém muitos aparelhos como balanças, aparelhos de musica necessitam de uma forma de alimentação de tensão contínua, que é retificada em conversores AC para DC externos,

Exemplos de circuitos de fonte DC.

Relatorio de montagem de fonte linear dc

INTRODUÇÂO

Objetivo deste projeto é construir uma fonte de alimentação regulada 5, 15 e - 15Vcc é um circuito eletrônico projetado para proporcionar uma tensão de saída contínua e ajustável com uma corrente de 1A.
Serão descritos todos os passos para o desenvolvimento da fonte iniciando pela fundamentação teórica em que foi baseado este projeto.
Para o correto funcionamento, muitos dispositivos necessitam de uma alimentação adequada. Portanto, conhecendo as características do sinal de entrada, muitas vezes é necessário condicionar o sinal de forma que os dispositivos eletrônicos recebam um nível de tensão cc desejado. Tal condicionamento de sinal é realizado pelas fontes reguladoras de tensão que tem como objetivo retificar a tensão Ca de entrada, filtrar o sinal cc obtido a partir da retificação e posteriormente regular a tensão de saída para um nível desejado de tensão cc.

OBJETIVOS
O projeto de circuitos reguladores de tensão necessita um bom conhecimento para que o circuito implementado possua além de eficiência um bom custo, visando sempre o mercado consumidor. Portanto, para isso, é importante conhecer os conceitos e o funcionamento das várias configurações de reguladores de tensão existentes. Com isso, o estudo tem por objetivo apresentar as características dos circuitos reguladores de tensão série e paralelo os quais são essenciais para a compreensão e a utilização dos circuitos integrados regaladores de tensão existentes no mercado.










DESCRIÇAO TEORICA E PRATICA:
A fonte de tensão contínua é um dispositivo eletrônico que fornece um valor determinado de tensão a carga na qual for ligada. Uma fonte de tensão é constituída basicamente de quatro partes: a parte transformadora, o retificador, o filtro capacitivo e o regulador de tensão.
A parte abaixadora de tensão é constituída, basicamente, por um transformador que tem como função, neste caso, reduzir a tensão alternada (CA) que chegará à parte retificadora. Essa transformação é de acordo com a relação de espiras entre a parte primária e secundária.

FIGURA 1 - TRANSFORMADOR

DIODO

A união de um cristal tipo P e um cristal tipo N, obtêm-se uma junção PN, que é um dispositivo de estado sólido simples: o diodo semicondutor de junção.
Devido à repulsão mútua os elétrons livres do lado N espalham-se em todas as direções, alguns atravessam a junção e se combinam com as lacunas. Quando isto ocorre, a lacuna desaparece e o átomo associado torna-se carregado negativamente (um íon negativo)
Cada vez que um elétron atravessa a junção ele cria um par de íons. Os íons estão fixos na estrutura do cristal por causa da ligação covalente. À medida que o número de íons aumenta a região próxima à junção fica sem elétrons livres e lacunas. Chamamos esta região de camada de depleção. Além de certo ponto, a camada de depleção age como uma barreira impedindo a continuação da difusão dos elétrons livres. A intensidade da camada de depleção aumenta com cada elétron que atravessa a junção até que se atinja um equilíbrio.
A diferença de potencial através da camada de depleção é chamada de barreira de potencial. A 25ºC, esta barreira é de 0,7V para o silício e 0,3V para o germânio. O símbolo mais usual para o diodo é mostrado na figura 2:

FIGURA 2 – DIODO
CAPACITOR

Componente eletrônico, constituído por duas placas condutoras, separadas por um material isolante. Ao ligar uma bateria com um capacitor descarregado, haverá uma distribuição de cargas e após um certo tempo as tensões na bateria e no capacitor serão as mesmas. E deixa de circular corrente elétrica. Se o capacitor for desconectado da bateria, as cargas elétricas acumuladas permanecem no capacitor e, portanto é mantida a diferença de potencial no capacitor.
O capacitor pode armazenar carga elétrica.
O capacitor se opõe a variação de tensão elétrica.
A capacidade que tem um capacitor para armazenar cargas depende da sua capacitância.







REGULADORES DE TENSÃO DE TRÊS TERMINAIS
Como pode ser observado pela Figura 4, os circuitos integrados reguladores de tensão de três terminais são alimentados por uma tensão cc não regulada aplicada a um dos terminais fornecendo a tensão regulada através de outro terminal enquanto um terceiro terminal é referenciado através do aterramento.  No circuito da fonte utilizamos os CIS 7805,7815 e 7915. Onde a série 78XX libera tensão positiva e a 79XX libera tensão negativa.

   



MONTAGEM:
Durante a execução deste trabalho tive muitas dificuldades, pois apesar de minhas experiências como eletricista, eletrônica e um mundo novo para mim. No princípio tive grandes dificuldades na ligação dos componentes na placa de circuito impresso, mas com a revisão do material adquiriu-se vários conhecimentos, pois houve a necessidade de realizar pesquisas, como: o modo de corrosão da placa e a construção das trilhas na mesma, o uso da solda e o uso do CI regulador de tensão.

Conclusão

A fonte funcionou como indicado no esquema eletrônico com as seguintes tensões de 5vcc,15vcc e -15vcc. Durante esse montagem pude rever e aprender  os conceitos básicos da eletrônica.
Anexos:
Materiais Utilizados
1 Transformador 110/220vac - 18 v+18 v 1A
4 diodos
1 Fusível 1A
4Resistores 10kΩ -
1 LED 10mm vermelho
3 Capacitores eletrolítico 100 µF
2 Capacitores 1 000 µF -
3 Capacitores cerâmicos 100nF -
1 Potenciômetro rotativo 10kΩ
1 Regulador 7815
1 Regulador 7805
1 Regulador 7915
1 Placa de circuito
Perclorato de Ferro
1 Caixa plástica
4 Bornes para circuito impresso



Esquema e layout do circuito:

projeto eletrico modelo e resumo

 ELABORAÇÃO DO PROJETO 

A projetista deve compatibilizar os projetos de instalações com os projetos estruturais e de arquitetura, definindo os locais para o transpasse das tubulações pelos elementos estruturais, definindo os furos e embutidos. Deve-se indicar nos projetos de estrutura os pontos de conduite ou caixas necessárias à passagem dos eletrodutos. 

O projeto de instalação elétrica deve ser desenvolvido para atender as necessidades básicas das edificações, obedecendo aos critérios de funcionalidade operacional, facilidade de manutenção, utilização de materiais nacionais de fácil aquisição e de boa qualidade, padronização de materiais, harmonia de conjunto, economia e sobretudo segurança.

Curso de eletricidade e eletronica básica

Fonte DC

O circuito usa componentes comuns e sua montagem é simples.





A tensão da rede de energia é reduzida com a ajuda de um transformador. A corrente deste transformador é que vai determinar a corrente máxima da fonte. O leitor poderá usar um transformador menor, caso o aparelho a ser alimentado também exija menor corrente, mas lembramos que a corrente máxima nunca deve ser superada.

Após a retificação e filtragem pelos diodos e capacitor C1, a tensão contínua obtida é aplicada a um circuito integrado regulador de tensão Lm338.

Este componente pode controlar correntes até 5 A, mas deve ser montado num bom radiador de calor.

A tensão de saída deste regulador é ajustada em P1.

Temos finalmente o capacitor de desacoplamento da fonte C2, que é ligado em sua saída. 



Datasheet do LM338 



MONTAGEM

Na figura 1  e 2 temos o circuito completo da fonte de alimentação 15 DC regulável . E a placa de circuito impresso.

.







Observe que as trilhas da placa de circuito impresso por onde passam correntes elevadas são mais grossas. Esse detalhe é muito importante na montagem.

O transformador fica fora da placa de circuito impresso e o circuito integrado regulador de tensão deve ser dotado de um bom radiador de calor.

O LED serve para indicar que a fonte está ligada, e o fusível como elemento de proteção caso ocorra algum problema de funcionamento com o circuito. Embora o circuito integrado seja protegido contra curtos, outros tipos de falhas podem ocorrer como, por exemplo, no transformador.

A saída para o aparelho alimentado deve ser estudada pelo próprio montador. Uma idéia é montar o sistema numa caixa com gaveta de modo que o aparelho possa ser diretamente encaixado. Neste caso, a polaridade dos fios de ligação deve ser observada com cuidado.

Outra possibilidade é uma ligação definitiva, se o aparelho for usado somente com esta fonte.

Para utilizar o aparelho como carregador de pilhas, ligue em série uma lâmpada de lanterna de carro de 12 V com corrente entre 2 e 5 ampères.



PROVA E USO

Para provar o aparelho ligue na sua saída um multímetro em escala de tensões contínuas que permita medir até 20 V.

Ligue a fonte de alimentação e ajuste P1 para obter uma tensão de saída de 13,6 V (essa é a tensão nominal das baterias de carro).

Se a tensão não subir até este valor, você poderá ter problemas com o transformador. Verifique se a tensão em C1 está acima de 15 V.

Feito o ajuste, basta testar a fonte ligando na sua saída uma lâmpada de lanterna de carro de 12 V. Ela deverá acender com seu brilho máximo.

Comprovado o funcionamento, é só usar a fonte.

Se ao ligar algum aparelho de som na sua saída e abrir totalmente o volume, a tensão na saída cair muito abaixo dos 12 V, é sinal que seu consumo é maior que 5 A. Neste caso, o leitor tem duas opções: usar o aparelho, mas nunca abrir totalmente o volume, pois além da distorção teremos sobrecarga da fonte, ou então pensar num aparelho para ser usado com esta fonte.

Para usar como carregador de bateria, ligue em série uma lâmpada de 12 V x 2 a 5 A e ajuste P1 para que a tensão de saída fique entre 15 e 17 V. A seguir, desligue a bateria do circuito do carro e ligue o pólo positivo da fonte no positivo da bateria, e o negativo da fonte no pólo negativo da bateria.



Semicondutores:

CI1 - Lm338 - circuito integrado regulador de tensão - National ou equivalente.

D1, D2 - 1N5402 ou equivalentes - diodos de 5 A ou mais

LED - LED vermelho comum

Resistores:

R1 - 2,7 k ? x 1/2 W

R2 - 220 ? x 1 W

P1 - 4,7 k ? - trimpot

Capacitores:

C1 - 4 700 µF/25 V - eletrolítico

C2 - 1 000 µF/16 V - eletrolítico

Diversos:

S1 - Interruptor simples

F1 - Fusível de 3 a 5 A

T1 - Transformador com primário de acordo com a rede de energia e secundário de 15 + 15 V x 3 A - ver texto

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, radiador de calor para o circuito integrado, cabo de força, fios, solda, etc.

Os componentes deste projeto podem ser encontrados na Mouser Electronics. Clique aqui e visite o site.
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Fonte :
Editora Saber