Em muitos projetos de eletrônica precisamos de tensões diferentes. Um circuito pode trabalhar com 5 V, outro com 9 V, 12 V ou algum outro valor específico.
Uma solução seria possuir várias fontes diferentes. Mas existe uma alternativa muito mais prática para a bancada: utilizar uma placa reguladora de tensão ajustável.
Com um pequeno módulo eletrônico e um multímetro podemos partir de uma tensão contínua e ajustar a saída para o valor necessário ao projeto.
Neste artigo, vou mostrar o princípio de funcionamento dessas placas e como podemos utilizá-las para montar uma fonte de tensão variável simples e barata.
O que é uma placa reguladora de tensão?
Uma placa reguladora é um circuito projetado para fornecer uma determinada tensão de saída a partir de uma tensão aplicada à sua entrada.
Nos módulos ajustáveis encontramos normalmente:
entrada → circuito regulador/conversor → saída
Um potenciômetro ou trimpot permite ajustar o valor da tensão de saída.
Em módulos conversores DC-DC ajustáveis, esse potenciômetro atua no circuito de realimentação responsável por determinar a tensão que o conversor procura manter na saída.
É uma solução muito útil para experimentação e prototipagem.
Como transformar uma fonte fixa em uma fonte variável?
Imagine que temos uma fonte DC com tensão fixa.
Podemos conectar sua saída à entrada de um módulo regulador ajustável compatível.
Teremos:
Fonte DC → placa reguladora → tensão ajustada → circuito
Girando o potenciômetro da placa, modificamos a tensão de saída.
Assim, uma mesma fonte pode ser utilizada para obter diferentes tensões dentro dos limites permitidos pelo módulo.
Atenção: regulador não significa necessariamente aumentar a tensão
Este é um detalhe muito importante.
Existem diferentes tipos de conversores DC-DC.
Um buck converter, ou conversor step-down, é utilizado para reduzir a tensão.
Por exemplo:
12 V → 9 V
12 V → 5 V
12 V → 3,3 V
Ele não é a escolha para transformar 5 V em 12 V. Para elevar uma tensão utilizamos outro tipo de circuito, como um boost converter.
Também existem módulos buck-boost, capazes de trabalhar com redução ou elevação dependendo do projeto.
Portanto, antes de utilizar qualquer plaquinha, identifique qual é o tipo de conversor que você possui.
Como ajustar a tensão da placa?
O procedimento é simples, mas eu recomendo fazer a primeira regulagem antes de conectar o circuito que será alimentado.
Conectamos a fonte à entrada da placa respeitando a polaridade.
Depois colocamos um multímetro na escala de tensão contínua e medimos a saída.
Então ajustamos lentamente o potenciômetro até obter o valor desejado.
Em módulos ajustáveis desse tipo, o próprio fabricante normalmente orienta que a saída seja monitorada durante o ajuste.
Por exemplo, se queremos alimentar um circuito com 5 V:
fonte → regulador → multímetro → ajustar para 5,00 V
Depois de confirmar a tensão, conectamos a carga.
Por que medir com o multímetro?
Não devemos simplesmente girar o potenciômetro e conectar imediatamente um circuito eletrônico.
Imagine que você queira alimentar um dispositivo de 5 V, mas a placa esteja ajustada para uma tensão muito maior.
Você poderá danificar o equipamento.
Por isso, crie o hábito:
ajustar → medir → confirmar → conectar a carga
Essa pequena sequência evita muitos problemas.
Posso obter qualquer tensão?
Não.
Toda placa possui limites de funcionamento.
Precisamos observar suas especificações de:
- tensão mínima e máxima de entrada;
- faixa de tensão de saída;
- corrente máxima;
- potência;
- dissipação térmica;
- diferença necessária entre entrada e saída.
Em um conversor buck, por exemplo, a tensão de saída precisa ser inferior à entrada.
Portanto, uma placa reguladora ajustável é muito versátil, mas não faz milagres.
E a corrente da fonte?
Este é outro conceito fundamental.
Ajustar a tensão para 5 V não significa que agora podemos alimentar qualquer equipamento de 5 V.
A fonte original e o módulo precisam ser capazes de fornecer a corrente exigida pela carga.
Imagine que o circuito precise de:
5 V / 2 A
Se o conjunto utilizado não conseguir fornecer essa corrente adequadamente, simplesmente ter 5 V na saída sem carga não resolve o problema.
Temos sempre que analisar:
tensão + corrente + potência
Regulador linear e conversor DC-DC são a mesma coisa?
Não.
Existem placas ajustáveis baseadas em reguladores lineares, como circuitos da família LM317, e existem conversores chaveados DC-DC, como módulos baseados em componentes da família LM2596.
Um regulador linear reduz a tensão dissipando parte da potência na forma de calor. Já um conversor chaveado utiliza técnicas de chaveamento, indutor e outros componentes para realizar a conversão com eficiência geralmente maior.
Por isso, principalmente quando existe uma diferença grande entre as tensões ou correntes mais elevadas, a dissipação de calor é um aspecto que precisa ser considerado.
Uma pequena fonte variável para a bancada
É aqui que a placa se torna particularmente interessante.
Podemos colocá-la em uma pequena caixa, acrescentar conectores de entrada e saída e criar uma fonte ajustável para experiências eletrônicas.
Uma versão um pouco mais elaborada poderia possuir:
entrada DC → chave liga/desliga → módulo regulador → voltímetro → bornes de saída
Assim podemos enxergar diretamente a tensão ajustada.
Existem inclusive módulos atuais que já incorporam um voltímetro e permitem ajustar a saída diretamente pelo potenciômetro da própria placa.
Para uma pequena bancada de experimentação, isso pode ser bastante útil.
O que podemos alimentar com uma fonte variável?
Dependendo das características da placa, podemos utilizá-la em inúmeros experimentos:
LEDs
Arduino e microcontroladores
pequenos motores
circuitos de áudio
receptores
sensores
protótipos eletrônicos
Mas sempre respeitando as especificações elétricas de cada circuito.
Uma fonte variável é especialmente útil quando estamos desenvolvendo projetos porque não precisamos ter uma fonte independente para cada tensão utilizada.
Posso utilizar uma bateria na entrada?
Em muitos módulos DC-DC, sim.
Esse é inclusive um uso bastante interessante.
Podemos ter, por exemplo:
bateria → conversor DC-DC → tensão adequada ao circuito
Esse princípio aparece constantemente em eletrônica portátil, modelismo, robótica e projetos com microcontroladores.
Mais uma vez, porém, é necessário verificar a faixa de tensão da bateria durante sua utilização e os limites da placa.
Cuidado com aquecimento
Quanto maior a corrente exigida, mais importante se torna observar a temperatura do circuito.
Mesmo conversores eficientes possuem perdas.
Dependendo da potência utilizada, pode ser necessário melhorar a ventilação ou utilizar dissipação térmica apropriada. Fabricantes de módulos desse tipo inclusive especificam condições diferentes de corrente conforme a capacidade de dissipação.
Se a placa estiver aquecendo excessivamente, não ignore o problema.
Veja a placa reguladora funcionando na prática
No vídeo abaixo mostro como utilizar uma placa reguladora para obter diferentes tensões e como ela pode ser aproveitada para montar uma fonte variável simples.
Uma placa simples que ensina vários conceitos
Uma pequena placa reguladora de tensão pode parecer apenas mais um módulo pronto, mas ela abre caminho para compreender vários fundamentos:
tensão → corrente → potência → regulagem → conversão DC-DC → eficiência → dissipação