REGULAÇÃO DE FONTE CHAVEADA

[Pask]

Amigos, o circuito em anexo representa um circuito de feedback real para uma fonte chaveada comercial. A parte relativa ao transistor do foto-acoplador não importa. O que eu gostaria de entender é como funciona o lado do secundário, onde está a referência zener TL431. Como funciona esse tipo de circuito tão comum em quase todas as fontes chaveadas atuais? A fonte de 12V representa a saída real de 12V do circuito onde foi colocado este circuito de referência para a regulação da fonte.

FonteRegulação.pdf

Obrigado.

[xultz]

É bem simples. Este é o esquema interno do TL431:

Note que da forma que ele foi ligado no teu circuito, o anodo tá no GND. Então, ele cria uma tensão de referência de 2,5V, que é bastante precisa. O teu circuito tem um divisor de tensão, que tá ligado no pino referência. Assim, quando tiver 12V no teu circuito, a tensão no divisor será de 2,53V. Isso quer dizer que a tensão na entrada de referência é maior que a referência interna, e ele faz o transistor de saída conduzir, que faz o led do optoacoplador acender, que geralmente faz com que a fonte chaveada diminua a tensão de saída. Por outro lado, se a tensão de saída cair prá 11,8V, a tensão no divisor cai prá 2,49, que é menor que a referência, que desliga o transistor, que desliga o opto, e faz a fonte chaveada aumentar a saída.
Assim sendo, o circuito fica realimentado, de forma a criar uma tensão de saída que produza exatamente 2,5V no divisor de tensão (no caso, 11,83V).

Me fiz entender?

[Pask]

Sim. Perfeitamente entendido. Vendo o esquema interno do TL431 ficou tudo claro. Agora que baixei o datasheet dele tudo ficou mais claro realmente. Observa-se que, pelos valores dos resistores R1 e R2, aplicando na fórmula do TL431 obtém-se o seguinte valor zener para ele: Vout = 2,5(1+R1/R2) => Vout = 2,5(1+5600/1500) = 11,83V! Ou seja, com esses dois resistores ajusta-se o valor da tensão zener para 11,83V. Estava faltando compreender somente a questão da tensão de referência de 2,5V em relação ao nó central do divisor de tensão formado por R1 e R2. O que acontece é que, segundo sua explicação, quando a tensão de ref. externa ultrapassa 2,5V, a entrada não inversora do AOP interno fica com tensão acima da tensão fixa de ref. interna de 2,5V na entrada inversora fazendo o transistor NPN interno conduzir o que libera a corrente entre catodo e anodo do componente. No caso oposto, o transistor permanece cortado e não circula corrente entre catodo e anodo.

Valeu pela ajuda e obrigado.

[MOR_AL]

Olá Pask!

Tinha preparado este pequeno tutorial, antes do pessoal responder, mas minha internet brecou e somente agora posso enviar esta postagem.
Espero que ainda contribua para algo.

Vamos lá.
A tensão B1, de 12V é a que deve ser regulada.
O TL431 pode ser considerado como um amplificador operacional simples, que possui uma tensão de referência de 2,5V na entrada positiva.
Atenção!!! Considerando a saída no coletor, que inverte em relação à saída do operacional do desenho acima!!!
Quando a tensão na entrada negativa, onde se coloca o divisor resistivo, for superior à tensão de referência, a saída, que contém um transistor com emissor à terra e coletor aberto, conduz, fazendo aumentar a corrente nesse transistor. Neste caso, se houver um fotodiodo, com um resistor limitador colocado na saída da fonte B1, a intensidade ótica vai aumentar.
Quando a tensão na entrada do TL431 for inferior à tensão de referência, a corrente no fotodiodo diminui, reduzindo a intensidade ótica.
Para se regular com 12 volts a saída, usa-se um divisor resistivo, em que o ponto entre os resistores deve ser projetado para que fique com a tensão idêntica à da referência (2,5V).
Seria assim:
Vref = 2,5V = VB1 * Rinferior / (Rinferior + Rsuperior)
VB1 = 12V (dado do projeto)
VB1 / (Rinferior + Rsuperior) = IrTotal
Escolhe-se IrTotal como 10x IREF do manual. IREF máximo = 4uA, então, IrTotal >= 40uA.
Rinferior + Rsuperior = VB1 / IrTotal = 12V / 40uA =< 300K (quanto maior, mais sucetível de captar ruído, então) Rinferior + Rsuperior = 10K. (IrTotal = 1,2mA).
Rinferior = Vref / IrTotal = 2,5V / 1,2mA = 2083 Ohms.
Rsuperior = (Rinferior + Rsuperior) – Rinferior = 10k – 2083 = 7 917 Ohms
Como estes valores não são comerciais e como a tensão de referência do TL431, não é lá essas coisas (variando a temperatura entre 25ºC e 85ºC, a tensão de referência pode variar até 1,0V!!!)
Costuma-se colocar um potenciômetro no meio do divisor de tensão, para que a tensão de saída possa ser ajustada para o valor desejado (12V). Mesmo a tensão de referência pode situar-se entre 2,44V e 2,55V, o que reforça a necessidade do potenciômetro.
Como não se deseja que a temperatura no TL431 possa subir muito e variar a tensão de referência, e consequentemente a tensão de saída B1, Não se deve aplicar muita potência no TL431. Mas ocorre que não encontrei a potência máxima dissipada pelo TL431 no manual. Mas considerando-se o invólucro, estima-se em uns 500mW (BC546). Então, menor ou igual a 50mW seria um bom valor.
Considerando-se que B1 tenha 12V, que vai se projetar para que a tensão sobre o catodo do TL431 possa variar o mesmo valor de tensão, tanto para mais como para menos, para obter-se uma corrente no fotodiodo com variações simétricas e que a tensão no fotodiodo seja de 2V (chute), tem-se, para o ramo de saída do TL431, o seguinte:
VB1 – Vrfoto – Vfoto – Vcatodo = 0
Vrfoto = Vcatodo, então:
VB1 – 2* Vrfoto – Vfoto = 0
12V – 2* Vrfoto – 2V = 0
Vrfoto = 10V/2 = 5V.
A potência dissipada no TL431 é de 50mW, então Ifoto = 10mA (10mA * 5V).
Observe que o manual do TL431 usa 10mA como parâmetro para fornecer os valores dos outros parâmetros, então estamos no caminho certo!!!
Vrfoto = 5V e Ifoto = Irfoto = 10mA.
Rfoto = Vrfoto / Irfoto = 5V / 10mA = 500 -> Rfoto = 470 Ohms.

Espero que tenha entendido.
Bons projetos/consertos!
MOR_AL

[Pask]

Sim. Obrigado pela ajuda de todos e não restam mais dúvidas.

Valeu.