Reguladores de tensão da família 78XX

 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.

Figura 1: Disposições os terminais dos reguladores 78XX no encapsulamento TO-220. Fonte: do autor.

    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.

Figura 2:Esquemático do circuito com regulador 78XX. Fonte: do autor.

    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_in = V_in x I = 19,5 x 500m = 9,75W;
    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_in = V_in x I = 19,5 x 500m = 9,75W;
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.

Figura 3:Esquemático do circuito com regulador 78XX com transistor para ganho de corrente. Fonte: do autor.


    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.

Figura 4: Disposições os terminais dos reguladores 78XX no encapsulamento TO-220. Fonte: do autor.


    
Aqui no blog e também no canal do Youtube, eu já postei um circuito que utiliza um regulador 7812 para 12V e um 7912 para – 12V. Foi o circuito de fonte simétrica linear com uso de um transformador com
tap central em seu secundário.

    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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