Reguladores de tensão da família 78XX
Um dos circuitos eletrônicos mais utilizados em projetos são os reguladores de tensão da família 78. Servem para regular um valor de tensão a partir de um valor superior ao tipo de regulador escolhido. Disponível no mercado podem variar de 5V a 24V, são comumente encontrados no encapsulamento TO-220, mas também disponível em TO-92, TO-3 e formatos SMD. No encapsulamento TO-220, o circuito possui três terminais sendo o primeiro entrada de tensão, o segundo é o ground e o terceiro é a saída da tensão por ele regulada.
Estes reguladores possuem proteção interna contra curto circuito e também desligamento automático por sobre temperatura. Em condições onde o mesmo possui um sistema eficiente de dissipador de calor, o regulador consegue trabalhar com correntes até 1.5A segundo a folha de dados do fabricante, mas na prática os valores de corrente são menores que este.
A identificação deste circuito integrado se dá pelos últimos dígitos númericos descritos em seu encapsulamento. O modelo de 12V é o 7812, o modelo de 24V é o 7824, e assim segue. No encapsulamento TO-220 serão disponíveis os reguladores de 5V, 6V, 8V, 8.5V, 9V, 12V, 15V, 18V, 20V e 24V. Cada modelo de componente possui tensão máxima de entrada de 35V para os regulares de 5V a 18V, e 40V para os reguladores de 20V a 24V. O valor mínimo da tensão de entrada tem que ser de 2V a mais que a tensão do regulador.
Sua aplicação é muito simples, vamos a um exemplo comum, regular uma tensão de 12V a partir de 19.5V. Bom, para isso é escolher o circuito 7812. Para seu melhor funcionamento, entre o teminal de entrada e o ground é necessário instalar um capacitor de 330nF e entre o terminal de saída e o ground instalar um capacitor de 100nF.
Até aí tudo bem, mas no momento em que se começa a drenar uma corrente, as coisas mudam um pouco. Vou escolher uma carga resistiva de 24Ω por 10W para ligar na saída de um 7812. Como é um circuito em série a corrente é a mesma em todo ele. Tensão de 12V em um resistor 24Ω a corrente que circulará será de 0,5A, ou 500mA.
Com esse valores podemos calcular as potências do circuito:
P_out = V_out x I = 12 x 500m = 6W.
Com os valores das potências do circuito, podemos calcular sua eficiência:
η = (P_out / P_in) x 100 = (6 / 9,75) x 100 = 61,54%.
Já podemos perceber que este é um circuito de menor eficência comparado ao circuito com conversor buck já apresentado aqui no blog e no canal do Youtube Luiz Cherem – Eletricidade Elétrica.
Indo além na matemática, podemos também calcular a potência dissipada pelo regulador, que é a diferença da potência de entrada com a potência de saída. Logo,
P_reg = P_in – P_out = 9,75 – 6 = 3,75W.
Já é uma potência considerável e mostra necessário a instalação de um excelente dissipador de calor. Talvez os números não se mostram também impactantes e vamos um pouco mais além. Mantendo a mesma tensão de entrada com a mesma corrente sendo consumida por uma carga, mas com um regulador 7805 para se ter 5V na saída do circuito.
Logo;
P_out = V_out x I = 5 x 500m = 2,5W;
η = (P_out / P_in) x 100 = (2,5 / 9,75) x 100 = 25,64%;
P_reg = P_in – P_out = 9,75 – 2,5 = 7,25W.
Percebe-se que a eficiência diminui consideravelmente e que a potência dissipada pelo regulador é a mesma de uma pequena lâmpada LED residencial ligada.
Mas nem tudo está perdido, embora é nítido que estes circuitos reguladores de tensão desperdiçam muito energia, não podemos logo descartar seu uso. Em um projeto de circuito eletrônico, o custo de produção é muito levado em conta. Estes reguladores até hoje são muito utilizados na indústria por serem baratos e de fácil instalação, não havendo a necessidade de maiores mudanças no circuito a ser projetado.
Há também como ampliar a corrente do circuito com o uso de um transistor TJB, por exemplo. O circuito consistirá em na instalação de um transistor onde seu terminal da base é conectado a saída do regulador, o terminal coletor é conectado a entrada e a saída do circuito se dá pelo terminal emissor do transistor. A escolha do transistor dependerá da corrente máxima drenada pela carga. Lembrando que com essa montagem se tem a perda da proteção de contra curto circuito do regulador, já que a maior corrente passará pelo transistor.
Uma curiosidade também é que há o circuito regulador de tensão negativa para através de tensões menores. Este são os CI da família 79XX. São encontrados os modelos 7905 para -5V, 7912 para -12V e 7915 para -15V. O cuidado que se tem é que as disposição dos terminais deste circuito de tensão negativa não é o mesmo para os da família 78XX. Na série 78XX o terminal ground é o primeiro, a entrada de tensão é no segundo terminal e a saída é no terceiro.
Bom pessoal, espero que tenham gostado deste conteúdo. Sei que já é um circuito regulador de tensão conhecido por muitos, mas tenho reparado que algumas pessoas ainda possuem dúvidas sobre seu uso e com este conteúdo espero que eu ajude estas pessoas. Caso tenham mais dúvidas podem escrever aqui no campo de comentários ou se quiserem podem enviar um e-mail para eletricidadeeletrica@gmail.com.
Lembro a todos que o canal Luiz Cherem – Eletricidade Elétrica no site Youtube traz um vídeo que complementará esta postagem do blog. Me sigam também no instagram @eletricidadeeletrica.
Aguardo vocês na próxima postagem, até mais!
Luiz Cherem - Técnico em Informática e Eletrônica – Criado do Blog Eletricidade Elétrica e do canal do Youtube Luiz Cherem – Eletricidade Elétrica
Referências Bibliográficas:
STMicroelectronics – L78XX L78XXC POSITIVE VOLTAGE REGULATORS; Disponível em: https://www.st.com/resource/en/datasheet/l78.pdf; Acesso em: 26 fev. 2022.
Texas Intruments – LM79XX SERIES 3-TERMINAL NEGATIVE REGULATORS; Junho 1999, revisado em maio 2013; Disponível em: https://www.ti.com/lit/ds/snosbq7c/snosbq7c.pdf; Acesso em: 26 fev. 2022.
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