domingo, 1 de setembro de 2013

Ainda a fonte de tensão negativa (tentando chegar a -1.25V)

Atualizado em 01/09/2013 as 21:30: Coloquei mais um teste que fiz após ter publicado o post.

Então, após a experiência do post anterior resolvi tentar chegar a -1.25V de tensão de saída. O valor foi escolhido por ser o da referência do LM317, que eu uso em minha fonte de bancada. Esta fonte tem um problema de subir a tensão de saída ao ser desligada. A causa é justamente uma tensão negativa de -1.25V que eu coloquei para zerar o LM317 e fazer a fonte ir de 0 a 15V. Mais detalhes no post onde falo sobre a fonte.

Baseado no que o Bob Pease falou na revista Electronic Design eu fiz alguns testes com o opto-acoplador 4N25 (ele fala pra usar um 4N28, mas eu só tinha o 4N25). Com apenas um opto-acoplador consegui a tensão máxima de -460mV. Nestes testes descobri que a corrente do emissor no transistor tem um ponto que gera um máximo de tensão. Para baixo ou para cima deste valor de corrente a tensão de saída cai.

Como ainda não estava nem na metade da tensão que eu precisava coloquei mais um 4N25 em série com o primeiro e consegui a seguinte tensão:

Fonte de tensão negativa

Ainda tentei colocar mais um opto-acoplador em série (subindo para 3), mas a partir daí a tensão passa a ser positiva (de 4V).

O esquema final ficou assim (no esquema os optos são darlingtons, não tinha o simbolo do opto normal no app de esquemas da Digikey):

Variando a corrente pelos LEDs não se tem um grande aumento na tensão de saída. O que mais influencia mesmo é a corrente de emissor do fototransistor. A tensão de alimentação (Vdd) ficou em 7V.

Concluindo: Não é hoje que eu vou resolver o problema da minha fonte de bancada. Mas o circuitinho de fonte negativa é uma ótima curiosidade.

Atualizado 01/09/2013 21:30:
Eu sou uma mula!!! Como não pensei nisso antes?!

Estava fazendo o teste com o fototransistor do opto-acoplador igual ao do circuito com um transistor comum, o que não é necessário. O opto-acoplador tem um transistor com um LED em cima (ou do lado), ao se "mostrar" a luz para esse transistor ele gera uma tensão em ambas as junções (BE e BC). Medindo a tensão Vbe ou Vce a tensão é positiva e medindo as tensões Veb e Vec o valor é negativo.

Então, não precisava dos resistores R1 e R2 do esquema acima, eles podem ser retirados. Na verdade eles nem deviam estar aí, pois mais atrapalham do que ajudam. Retireis os dois resistores (a partir daí a corrente dos LEDs é que influencia na tensão de saída) e consegui passar de -1V:

Concluíndo (de novo): Melhorou, faltam -100 mV, acho que chega perto, tendo em vista a tensão de uma junção de sílicio de perto de 0.7V. Nos meus testes fui até 20mA nos LED´s dos opto-acopladores. Depois é testar no LM317. Acredito que não dará certo com o LM317, pois a corrente que este circuito fornece deve ficar muito abaixo da necessária para os resistores que definem a tensão de saída do regulador. 

Agora vou encostar o circuito num canto, tenho outras coisas pra fazer. Algum dia eu volto a ele. Se alguém montar e fizer mais testes, favor comentar aqui.

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