O Módulo Regulador de Tensão é um equipamento bastante utilizado nos mais diversificados projetos, porém muitas vezes o processo de escolha de um modelo específico mostra-se mais complicado que o normal uma vez que a quantia de modelos é extremamente grande.
Módulo Regulador de Tensão com Display
Normalmente desenvolvidos com base em componentes eletrônicos reguladores de tensão, os Módulos alteram suas especificações uma vez que agrupados com outros componentes, responsáveis por melhorar a sua funcionalidade e proporcionar experiências diferenciadas.
O conjunto de componentes que formam o Módulo Regulador de Tensão, por sua vez, possuem as mais diferenciadas especificações, alterando-se de um modelo para outros, ainda mais tendo em vista que existem modelos que elevar ou diminuem a tensão.
Regulador de Tensão
O regulador de tensão é um circuito que recebe uma tensão de corrente contínua na entrada e transforma esta em uma tensão menor e estabilizada na saída, possibilitando a linearidade automática de tensão em determinados circuitos e a capacidade de reduzir a tensão de seu pino de entrada para uma menor em seu pino de saída.
Os dois principais modelos de componentes eletrônicos reguladores de tensão são os compõem a linha 78XX e 79XX, diferenciando-se em suas tensões e correntes limites e também quando ao seu esquema de ligação, uma vez que estes possuem pinagens diferentes e necessitam de cuidados especiais na hora de realizar as devidas ligações.
Pinagem dos Reguladores de Tensão LM78XX e LM79XX
Acima, vemos os pinos utilizados por ambos os modelos de Regulador de Tensão e suas devidas funções, existe uma sutil diferença entre estes, porém confundi-los pode trazer problemas ao funcionamento dos mais diversificados projetos.
Regulador de Tensão Fixa
O Regulador de tensão de saída fixa é o mais comum de encontrarmos para venda, como o próprio nome já indica, a sua saída de tensão não pode ser variada. Cada modelo possui um valor máximo e mínimo para o seu pino de entrada e este valor pode variar desde que esteja dentro da fixa limitada, porém o valor da saída será constante.
Os modelos 78XX e 79XX citados no tópico acima são todos de tensão fixa e normalmente estão associados a alimentação de equipamentos como o Arduino, por exemplo. Estes modelos costumam delimitar a sua tensão de saída em seu código de nomenclatura, o Regulador 7805 limita a tensão de saída para 5V, o 7812 para 12V e assim consecutivamente.
Para entendermos melhor a aplicação e funcionamento destes componentes, segue abaixo um exemplo de utilização do Regulador de Tensão 7805 alimentando um Arduino UNO através de uma bateria 9V no pino Vin.
Esquema de Ligação do Regulador 7805 com Arduino UNO e Bateria 9V
Esquema Elétrico do Regulador 7805 com Arduino UNO e Bateria 9V
Como vimos, a utilização deste componente eletrônico é bastante simples, um dos seus pinos irá coletar a tensão da fonte de alimentação e outro irá fornecer uma tensão já regulada e estabilizada para o equipamento, quanto ao pino central, este deve garantir uma base comum entre a fonte de alimentação e o item alimentado.
Regulador de Tensão Ajustável
Assim como o Regulador de Tensão Fixa, este dispositivo possibilita a regulagem de tensão, porém com um diferencial que é a sua capacidade de variar-se entre valores de uma escala fixa.
Normalmente este equipamento está associado a projetos onde a variação de sua tensão implica em alterações diretas no funcionamento do mesmo, é o exemplo do projeto abaixo, no qual conseguimos observar que o regulador de tensão está conectado a um resistor e a um motor para a consequente alteração da velocidade.
Esquema de Ligação do Regulador LM317 com Potenciômetro e Motor DC
Neste projeto em específico, podemos observar que se dispensa a utilização de capacitores, uma vez que não necessita de um ajuste muito fino de tensão e qualquer variação não implicaria em danos diretos ao motor.
Porém em projetos onde a tensão é um fator de grande importância, é necessária a utilização de capacitores tendo em vista que estes auxiliam na estabilidade da tensão de saída e agregam maior segurança e funcionalidade ao esquema desenvolvido.
Abaixo, temos disponível também o esquema elétrico de ligação do projeto acima utilizando como base de funcionamento o LM317:
Esquema Elétrico do Regulador LM317 com Potenciômetro e Motor DC
Ao analisarmos o esquema de ligação com o Regulador de Tensão LM317, verificamos que diferente do Regulador de Tensão Fixa, o mesmo necessita de uma conexão mais específica e possui uma ordem diferente dos pinos de ligação uma vez que o primeiro determina a variação, o segundo fornece a tensão já regulada e o terceiro recebe a alimentação da fonte de alimentação.
Módulo Regulador de Tensão
Assim como os componentes eletrônicos utilizados como base de seu funcionamento, os Módulos Reguladores de Tensão possibilitam que tensões aplicadas em seus pinos de entrada possam ser convertidos para mais ou para menos e em alguns casos específicos executem ambas as funções.
Módulo Regulador de Tensão – Entrada e saída de Energia
Dentre os modelos disponíveis do Módulo Regulador de Tensão, podemos verificar que estes diferenciam-se principalmente através de suas especificações e características, alguns modelos possuem regulagem e outros não, alguns modelos possuem bornes para fixação, outros possuem apenas pinos ou locais para soldagem, outros possuem display ou não, vamos explorar agora, um pouco destas informações.
Módulo Regulador de Tensão Fixa
Falar em Módulos Reguladores de Tensão é falar em dispositivos capazes de regular a sua tensão de saída de acordo com uma tensão de entrada, podendo ser esta fixa ou não. Porém alguns modelos mostram-se limitados em sua saída e assim como os componentes não possuem a capacidade de ajustar esta tensão de saída.
A vantagem destes modelos são seus circuitos integrados que possibilitam uma melhor estabilidade na tensão de saída e através de seus componentes asseguram uma maior segurança aos seus equipamentos, além de serem relativamente mais baratos que os de saída ajustável.
Normalmente associados a projetos de eletrônica com microcontroladores como Arduino, Raspberry e além, estes equipamentos possibilitam uma saída de tensão de aproximadamente 3,3 ou 5V, como nestes projetos a utilização de jumper é sempre comum, são desenvolvidos com barras de pinos.
Módulo Regulador de Tensão Fixa
Este módulo acima, por exemplo, é comumente utilizado para alimentação de microcontroladores como o Arduino através de seus pinos Vin ou sensores diversos que necessitam de uma alimentação isolada de corrente maior.
Como já mencionado, a linha de reguladores é extremamente grande, e neste mesmo padrão de saída fixa de energia, temos o Módulo Regulador de Tensão com múltiplos valores de saída, comumente podendo variar entre 3,3 ou 5V e também possibilitando a utilização da mesma tensão de entrada em outro local, é o caso do produto abaixo.
Módulo Regulador de Tensão com Múltiplas Saídas
Como vemos, um grupo de pinos possui a capacidade de fornecer 3,3V na sua saída, outro 5V na sua saída e o terceiro, fornece a mesma tensão que está sendo aplicada através do Jack P4 em seus pinos de saída.
Módulo Regulador de Tensão Ajustável
Outros modelos de regulador de tensão por sua vez, possuem a capacidade de ajustar a sua tensão de saída através de um exclusivo trimpot de ajuste, através deste podemos regular a tensão de saída para mais ou para menos de acordo com o módulo que selecionamos para utilizar.
Este modelo por sua vez, conta com um exclusivo sistema de segurança agregado ao seu ajuste uma vez que impossibilita a variação imediata de tensão com o simples girar do seu trimpot integrado, é necessário dar algumas voltas antes dele iniciar a regulagem, veja mais no vídeo abaixo:
Além desta característica, alguns modelos de Regulador de Tensão possuem um display integrado ao seu corpo que permite a visualização imediata dos valores de entrada e saída de tensão, podendo ser alternados através de botões de acordo com a necessidade de quem está o utilizando. Veja abaixo o vídeo de demonstração de funcionamento de um dos modelos disponíveis no site da Usinainfo:
Assim como nos modelos com Display, os modelos sem Display demonstram a mesma funcionalidade, porém não possuem o botão para controle de valor de exibição uma vez que não possuem tal recurso.
Módulo Regulador de Tensão Step UP (Boost)
Esta talvez seja a informação mais importante para delimitar a escolha do modelo ideal de Módulo Regulador de Tensão para o projeto desenvolvido. A função Step UP, estabelece ao módulo a capacidade de elevar a tensão de entrada em sua saída.
Este equipamento trabalha com funções semelhantes de um conversor, através de sua função boost este conversor de corrente contínua aumenta a tensão de entrada e esta normalmente associado a pelo menos dois semicondutores como diodos e transistores e pelo menos um elemento de armazenagem de energia como capacitores e indutores.
Esquema simplificado de um circuito Auto Boost
Uma dúvida bastante frequente quando falamos em elevar a tensão refere-se ao fator base deste tipo de equipamento, como a tensão é elevada e se cria um valor maior para nos pinos de saída apenas através dos componentes presentes no módulo?
Esta questão pode ser respondido quando analisamos a Potência como um todo e não apenas a tensão de forma isolada. A potência é unidade de medida fornecida através do produto da tensão e da corrente, ou seja:
Teoricamente, a potência que circula em um sistema eletrônico será sempre a mesma, porém nos casos de reguladores de tensão, ao regularmos a tensão para mais estaremos diminuindo a corrente. Veja abaixo um exemplo desta teoria:
Cálculo de Potência e Corrente resultante para suba tensão com Step Up
Ao observar a imagem acima, podemos ver que após calcularmos a Potência resultante da fonte de alimentação, esta será contínua mesmo após alterar-se a tensão de saída do regulador, com isto para saber o valor da corrente após a suba de tensão aplicamos a mesma fórmula com o valor da potência da fonte de entrada com a tensão de saída.
Módulo Regulador de Tensão Step Down (Buck)
Assim como os reguladores de tensão Step Up, o Módulo Regulador de Tensão Step Down é um conversor de corrente contínua, porém este diminui a tensão de entrada em seus pinos de saída. Com um desenvolvimento semelhante ao citado anteriormente, o esquema elétrico auto buck conta com pelo menos semicondutores e pelo menos um elemento para armazenamento de carga.
Esquema simplificado de um circuito Auto Buck
Com o objetivo de reduzir o valor da tensão de entrada, este tipo de conversor é bastante aplicado nos mais diversificados projetos com painéis solares, geradores de energia eólica e demais instrumentos de geração de energia DC. Anteriormente mencionamos sobre a corrente do Regulador de Tensão Step Up, que era reduzida uma vez que a tensão era elevado, agora acontece exatamente o oposto, veja:
Cálculo de Potência e Corrente resultante para suba tensão com Step Down
Utilizamos a mesma fonte de 9V 1A para realizarmos o cálculo de corrente, porém desta vez ao invés de elevarmos o valor da tensão, à diminuímos e consequentemente o valor da corrente foi elevado. Este é um cálculo teórico de ganho de corrente que respeita os parâmetros físicos de potência, porém cada projeto deve ser analisado junto aos componentes os quais são desenvolvidos.
Conclusão
A quantidade de reguladores e módulos Reguladores de tensão são extremamente grandes, é parcialmente complicado saber qual o melhor modelo para projetos, porém após uma análise rápida podemos ver que realmente a escolha de um regulador de tensão depende diretamente do projeto desenvolvido.
Pra projetos menores em que o espaço é confinado e necessita-se de uma única tensão no pino de saída, o melhor é incluir um componente regulador de tensão, porém caso o projeto seja um pouco maior e comporte um módulo todo desenvolvido em cima de conceitos eletrônicos específicos e únicos, o melhor é a inclusão de um Módulo Regulador de Tensão.
A vantagem de modelos ajustáveis está na ampla utilização dos mesmos, porém vale ter cuidado ao utilizar este tipo de equipamento uma vez que estes podem danificar os equipamentos quando não ajustados corretamente.
Porém algo ficou bastante claro neste artigo, a funcionalidade de um Regulador de Tensão é incontestável, ele é um produto simples, de fácil utilização e que pode ser facilmente aplicado nos mais diversificados projetos, mas e você? Qual o melhor modelo para você, qual você escolheria para os seus projetos? Comente abaixo e deixe sua opinião.