Projeto de Fonte de Alimentação em Corrente Contínua (conversor CA/CC) Com Regulador Linear – Parte VI

O regulador série básico da figura 1 pode ter o desempenho melhorado e ampliado com algumas alterações bastante simples (figura 2):

A primeira alteração é a substituição do resistor de carga do transistor Q3 pela fonte de corrente formada pelos transistores Q2, Q1 e resistores R2 e R1.

A segunda alteração é a substituição do transistor de saída por uma composição Darlington entre Q4, Q5 e Q6, com dois transistores em paralelo (Q5 e Q6), para reduzir a corrente e dissipação em cada um, aumentando o ganho de corrente da etapa em série com a carga e aumentando o ganho de tensão do amplificador CC formado por Q3, Q4, Q5 e Q6.

Essa realização do regulador linear com transistores discretos pode ser interessante para tensões e correntes acima da capacidade de reguladores integrados, essencialmente por sua simplicidade.

Descrição do funcionamento:

1. Os transistores Q1 e Q2 formam uma fonte de corrente constante com valor determinado por R2;
2. Q3 é um amplificador de erro, funcionando no modo de transcondutância, já que a corrente de coletor de Q3 vai ser determinada pela sua V_be, que vai sera diferença entre uma fração da tensão de saída e a tensão do Zener de referência;
3. Q4, Q5 e Q6 formam um transistor composto de passagem. Usam a  configuração Darlington para aumentar o ganho de corrente do conjunto. Q5 e Q6 são usados em paralelo para aumentar a capacidade de corrente, dissipação e reduzir a temperatura de operação em cada um deles. R3 e R4 são resistores de emissor para equilibrar as correntes entre Q5 e Q6 e podem ser usados para definir uma corrente limite de proteção para Q5 e Q6;
4. R1 deve ter o valor necessário para fornecer umas 5 a 10 vezes o valor de corrente de base que Q2 vai precisar para conduzir a corrente de saída pretendida;
5. R2 determina a corrente CC de coletor de Q2 através da condução de Q1, controlada por sua V_be;
6. A corrente de base do Darlington de passagem virá da diferença entre a corrente de coletor de Q2 e a de Q3;
7. R5 vai ajustar a corrente ótima para o diodo Zener escolhido e acelera a partida da fonte, com uma pequena realimentação positiva;
8. R6 e R7 ajustam o ganho do amplificador de erro, determinando a tensão de saída em função da tensão do Zener e V_BE de Q3;
9. C_out e C_c vão determinar o comportamento da fonte para cargas com componentes CA ou comportamento transitório;
10.  Os diodos retificadores e capacitor de filtro vão ser dimensionados, em primeira aproximação, de acordo com a corrente de carga CC e a tensão mínima aceitável sobre o capacitor de filtro.
11.  Mas o efeito de componentes CA na corrente drenada pela carga terá de ser considerado.