Os reguladores integrados do tipo LM78xx e LM79xx são muito práticos e úteis, pois simplificam um projeto e funcionam com uma boa precisão, dentro de suas características. Seu preço é acessível, e sua implementação não tem grandes segredos.
Existem, no entanto, algumas limitações que em respeito à tensão de entrada e à dissipação máxima, que podem nos levar a procurar outras soluções também simples, que podem ser utilizadas por qualquer pessoa, mesmo sem conhecimento profundo em eletrônica.
Os reguladores feitos com componentes discretos, do tipo que vou mostrar, são bem menos precisos, em termos de regulação, que os integrados. Porém, para a maioria dos casos correspondem às expectativas. Além disso, podem suportar uma gama muito maior de tensões de entrada, fornecimento de corrente e dissipação de potência.
Também podem ser construídas fontes de precisão com componentes discretos, mas não é o caso aqui.
O regulador mais simples tem apenas 3 componentes. Um resistor, um transistor de potência e um diodo Zener. O transistor deve ser termicamente conectado a um dissipador de calor, compatível com a dissipação esperada pelo transistor:
Pt = Vce* Ic
Onde Pt = potência máxima dissipada pelo transistor; Vce, tensão entre coletor e emissor; e Ic, corrente de coletor.
A figura mostra reguladores positivos e negativos como exemplo.
O diodo Zener deve ser escolhido com uma tensão de cerca de 1V acima do valor nominal da saída, para compensar a tensão Base-Emissor (Vbe) do transístor, de aproximadamente 0,7v. O diodo Zener também deve ser escolhido de acordo com a potência que vai dissipar. Nos exemplos mostrados foi calculada uma dissipação menor do que 0,5W.
Para regulação de maior corrente e/ou potência pode-se utilizar transistores na configuração Darlington.
Sempre levar em conta a potência dissipada e o tamanho do dissipador necessário.
Veja que são 2 junções Base-Emissor em série, então a queda de tensão será o dobro,
cerca de 1,4V.
Para compensar essa Vbe dupla, pode-se utilizar um diodo comum, em série com o Zener, como mostrado abaixo:
Outra solução é utilizar transistores em configuração compound. Nesse caso a Vbe é simplesmente de 0,7v.
Em certos casos, limitar a corrente no transistor de potência pode ser necessária. Aí, um simples limitador de corrente pode ser acrescentado ao circuito. O componente responsável por medir o limite máximo de corrente é o resistor R1.
O cálculo de R:
R = 0,7*Ie.
A precisão do limitador não é grande, mas costuma salvar o transístor de potência.
Um circuito regulador de melhor precisão é dado por esse circuito abaixo. Esse circuito conta com um sistema de realimentação negativa que compensa a variação de tensão na saída. Pode se utilizar com a regulagem fixa ou variável.
O circuito abaixo seria uma versão para regulagem de alta tensão. No caso utilizando Mosfets. Nesse caso a vantagem dos Mosfets é evidente, pela fácil execução do projeto e pela alta potência que pode ser dissipada. O circuito apresenta algumas perdas, maiores que naqueles que utilizam BJTs, mas não são tão relevantes, nesse caso.
Uma alternativa quando não se quiser utilizar o limitador de corrente...
Muitas vezes se torna necessário uma filtragem adicional após o regulador, porém capacitores de alto valor consomem altos picos de corrente na hora da ativação, para isso, um resistor em série como o coletor do transistor ajuda a limitar essa corrente. Esse resistor,
Rs, também dissipa um pouco a potência, reduzindo o trabalho que teria que ser feito pelo transistor.
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