Regulador às arrecuas

[SerraCabo]

Quando o FET estiver ligado, a bobina recolhe energia.

Pergunte a si próprio para onde vai e qual o percurso dessa energia no momento em que ele estiver off.

Da parte da tarde tentarei simular o meu circuito mas ... em Orcad. O Orcad já é suficiente alhada

[SerraCabo]

Ok. Cá está o teste, funcionando. Faça de conta que a resistência de 10R representa uma porção de LEDs. A linha horizontal abaixo de R10 representa a ligação comum a todos os LEDS.

Diagrama com pontas de teste:



Formas de onda resultantes (as cores das linhas são as das pontas de teste):



Esta imagem representa 10 ciclos de circuito já estabilizado (entre 1.8ms e 2ms).

Repare que a linha verde é a corrente (a ponta de prova tem um "i") do díodo a bombar para os +12V, a linha magenta é a tensão resultante no 'comum' dos LEDs.

[senso]

Então, mas não pode ser vários leds e agora já pode?
E mete lá um led sff, porque tirar um diodo é alterar o circuito pedido..

[jm_araujo]

Ora explique lá sff qual é a diferença entre esse esquema e o que eu meti. É que devo estar a ficar ceguinho porque a mim parece-me exatamente igual topológicamente.

[SerraCabo]

Só agora posso responder porque ontem estive no turno da noite (e hoje estarei igualmente) e quando cheguei a casa tive ainda que 'gerir' os iscos de ratazana que tive que espalhar pelo quintal e, entretanto, enterrar alguns dos espécimen.

Então, mas não pode ser vários leds e agora já pode?
E mete lá um led sff, porque tirar um diodo é alterar o circuito pedido..

Se a memória me não falha, o que afirmei é que não poria mais LEDs apenas para provocar uma queda de tensão num deles. Seria o mesmo que colocar uma resistência para provocar uma queda de 10V.

É irrelevante meter um LED no circuito porque, como explicado, a resistência simboliza um conjunto de LEDs e interruptores que num determinado momento estarão ligados. Pretendo apenas demonstrar que a ideia funciona, que a energia dissipada no hipotético regulador shunt pode, na sua maioria, ser devolvida à  fonte.

[SerraCabo]

Ora explique lá sff qual é a diferença entre esse esquema e o que eu meti. É que devo estar a ficar ceguinho porque a mim parece-me exatamente igual topológicamente.

É o que faz ter trabalhado até tarde e estar a tentar adiantar trabalho logo ao acordar.

O que me induziu em erro foi esta frase:

A minha confusão é pela forma que foi descrito: o circuito não entrega/devolve carga aos 12V, o que faz é manter a corrente no led e indutor através do D1 que fecha o loop pelos 12V. É mais uma questão de semântica do que eletrónica

O circuito devolve carga (energia) aos +12V.

o que faz é manter a corrente no led e indutor através do D1 que fecha o loop pelos 12V

Nãã. Vejamos. Em vez do regulador comutado poderia haver um regulador shunt (fig b ou a variante com o transístor) Funcionaria limpamente mas aqueceria um bocado.

Substituindo o zener pelo condensador faz com que a energia fique guardada no condensador mas traria duas óbvias encrencas:
 - Ao arranque os LEDS seriam sobrecarregados até que a tensão no condensador subisse e ...
 - os LEDs acabar-se-iam por apagar porque o condensador é um beco.

Colocando o regulador como proponho, ele monitoriza a tensão no condensador e mantêm-na estável, digamos, a 8V, devolvendo à fonte o excesso de corrente (energia) que nele, entretanto, vai entrando e nele se manifesta por uma subida de tenção. Para devolver energia à fonte, o regulador tem que transformar uma pequena quantidade de energia a 8V na mesma (menos algumas percas) quantidade de energia mas um cheirinho acima de 12V (basicamente os 12V mais a tenção do Schottky).

A corrente do LED não fecha o circuito por D1 porque:
 1 - a corrente no LED (partilhada no condensador) fecha (à massa) quando o comutador estiver ON (pelo transístor) e,
 2 - quando (o transistor) estiver OFF, a tensão no condensador mais a tensão aos terminais da bobina dão 12.5V aproximadamente (0.5V são o necessário para atravessar o Schottky).

Se fosse como afirma, a corrente no LED seria altamente incrementada quando o transístor abre. Ora, isso não acontece nem quando ele abre nem quando fecha. A corrente no LED mantêm-se estável variando ligeiramente apenas em função das pequenas variações de tensão no condensador.

A variação da intensidade na bobina segue a variação da intensidade no condensador, e a intensidade no LED varia apenas com a tensão no condensador (que praticamente não se altera ... e eu pus no condensador um valor baixo para, no gráfico, se perceber o efeito).

[jm_araujo]

Pronto, uma parte já está, já viu que o meu circuito funciona porque é igual ao seu.
Vamos ao resto
A verde esta representada a corrente no circuito
Ambos concordamos que quando o mosfet está fechado é este o caminho da corrente, certo?


A nossa diferença está na interpretação do que se passa quando o mosfet abre.
O serra cabo defende pela sua descrição que a corrente do indutor vai para a fonte, logo o caminho da corrente é este:


Eu defendo que vai para o LED, logo o caminho é este:


Uma vez que já tem a simulação, é fácil confirmar quem está correto.
Se o serra cabo estiver correto, com o mosfet em off tem a corrente do indutor a passar no condensador, é só ver corrente a passar em ambos os elementos e deve ser semelhante.

Se eu estiver correto, não há corrente significativa a passar no condensador porque eu defendo que está a passar no LED.

Aceita a premissa?

[SerraCabo]

quando o mosfet está fechado é este o caminho da corrente, certo?

Não. Condensador, bobina, transístor, condensador.

O desenho do centro está certo.

[jm_araujo]

quando o mosfet está fechado é este o caminho da corrente, certo?

Não. Condensador, bobina, transístor, condensador.

O desenho do centro está certo.

Então é isto:


Fixe! Então é mais fácil de confirmar. Pelo que o Serra Cabo defende, a corrente da bobine passa sempre pelo condensador. É só no simulador colocar as duas lado a lado e ver se são semelhantes! Se forem fica confirmada a sua análise.

[SerraCabo]

É só no simulador colocar as duas lado a lado e ver se são semelhantes! Se forem fica confirmada a sua análise.

E é., Já experimentei

Mais logo poderei enviar o boneco. A corrente do condensador corresponde à do transístor e da bobina quando ele fecha, e à da bobina e díodo quando o transístor abre.

[jm_araujo]

Também já fui confirmar, e tem razão.
Sempre a aprender, o raio dos circuitos comutados sempre me deram cabo da cabeça, e pelos vistos ainda continuam a tramar-me

O circuito funciona mas a minha análise estava errada. O percurso da corrente é o indicado pelo Serra Cabo com sobreposição da corrente do LED.

Nada como dar um tombo do pedestal de vez em quando para nos manter humildes e nos motivar para continuar a aprender

[SerraCabo]

o raio dos circuitos comutados sempre me deram cabo da cabeça

E com bobinas ainda mais. Os baldes de água fria sucedem-se.

Lembro-me uma vez, com 20 e poucos anos, em que resolvi fazer um circuito que comutava condensadores que ora eram interligados em paralelo ora em série. Na altura o ser humano comum não tinha nem acesso nem computadores. Quando me começaram a aparecer tensões negativas um pouco por toda a parte, jurei para nunca mais.

Doutra vez resolvi fazer uns filtros (LPF) a olho, com condensadores e bobinas. Aconteciam coisas que ainda hoje estou para saber o que eram.

No campo dos simuladores para electrónica, há poucos anos fim uma somilação qualquer que implicava ligar directamente uma fonte AC sinusoidal a uma bobina (nos CAD tudo é perfeito) ... e um AC definido como de 10V aparecia com uma tensão crescente de 1, 2, 3 .... 7, 8, ... KiloVolt. Apaguei os ficheiros não fossem contaminar o disco

Ainda há pouco tempo sofri as estopinhas para simular um oscilador a varistors. Tinha que o 'estimular' com um impulso para que ele arrancasse, mas o resultado da oscilação variava muito com a duração e a pinta do impulso. Cruuuuuzzes canhoto.

Abraço

[SerraCabo]

Vejamos. Já percebi o que precisava relativamente à viabilidade do "switching whatever". Entretanto, o JM_Araújo escreveu a certa altura:

Também porque descartas-te a solução com uma  fonte de tensão mais baixa? Podes meter uma pequena fonte comutada pendurada nos 12V, ganhas em eficiência e ocupa pouco espaço (se os 12V aguentam com os LEDs com resistência, também tem de aguentar com uma solução mais eficiente como seria esta).

... ficou qualçquer coisa a zunzar-me os miolos e foi a primeira parte desta frase. A segunda parte eu não percebo, masa primeira tem pés para andar:

Eu tenho impressão que quando fala em "12V" está a pensar para além do que na altura eu entendi como partilha do negativo (comum, massa, atc) dos 12V, porque uma segunda fondte de 4V cujo '+' fique pendurado nos +12V (no terminal positivo), permite aquilo que preciso .. se não tropeçar noutras encrencas.

Vou continuar a trabalhar mas fica aqui a nota.

Já dizia Kelly Johnson: mantenhamos a coisa tão estupidamente simples quanto possível.

Actualização:
A fonte de 4V não pode, em princípio, ser um conversor DC-DC pendurado na fonte AC-DC de 12V porque a entrada positiva do conversor para 4V ficaria ligada ao mesmo potencial que a saída positiva do mesmo conversor. Haveria curto-circuito.

Ou o conversor será de isolamento galvânico entrada-saída ou terá que ser uma segunda fonte com entrada em AC (220V).



Hmmmm...

[Hugu]

Eu nao percebi, podem-me explicar?

A corrente, qdo o mosfet está a fazer passagem, não devia seguir os dois ramais? o dos LEDs (R12) e o do "diodo"? (e é um diodo ou um zener?), seguirá mais no ramal com menor resistencia, mas o zener qdo "abre" corta a corrente a partir de um certo valor de tensao e entao a corrente tem de fluir pelo ramal dos leds ou nem por isso? (a nao ser que o zener nunca atinja essa tensao no funcionamento normal do circuito e seja apenas um elemento de proteção pro caso de a tensao da alimentação subir a mais do normal, mas aí nao sei quem está a proteger), senao passa pelo "diodo" enquanto tambem enche o condesador, certo? E  o condensador é so pra ir aproveitar energia que fica na bobine e no circuito qdo este é desligado e fazer um fade nos leds qdo o circuito desliga? ou é para aumentar a tensao e obrigar o zener a abrir e fazer nao sei o quê?..

E o circuito é pra funcionar em DC ou AC? a fonte 10VAC foi só pra simular apenas o on e off do circuito?

A corrente do condensador corresponde à do transístor e da bobina quando ele fecha, e à da bobina e díodo quando o transístor abre.

E qdo o mosfet abre, a corrente dos 12V passa pelo diodo porque a bobine energiza o diodo e entao a corrente passa pro condensador pra depois injectar nos leds?..entao quer o mosfet esteja fechado ou aberto os leds estao sempre acessos? entao o objectivo é ter os leds acessos com duas fontes, mas dando previlégio à fonte dos 10VAC e os 12VDC ser tipo a bateria de backups, e entao qdo se tem 10VAC (painel solar? o mosfet fecha apenas nos 10V?) está-se a alimentar os leds e ao mesmo tempo a carregar a bateria dos 12VDC?

[SerraCabo]

Caru Hugo,

As suas questões são um pouco confusas mas eu vou tentar esclarecer alguns pontos para que possa clarificar as perguntas.

O díodo não é Zener, é Schottky (tem um "S" no bigode). O Schottky é como um rectificador normal mas tem uma tensão de condução menor que o normal (o normal é 0.7V para díodos até aprox. 100V). É bom porque operando em tensões baixas tem menos perca na condução. Infelizmente tem mais fuga em polaridade inversa mas, pesando os prós e os contras é, regra geral, melhor em tensões inversas baixas.

corta a corrente a partir de um certo valor de tensao

Não consigo encontrar forma de encarar esta frase como certa. Quando a tensão aos terminais de um Zener sobe ao pondo de começar a ultrapassar a tensão nominal, o Zener desata a conduzir e não "corta a corrente".

De qualquer forma não há no circuito qualquer Zener.

E  o condensador é so pra ir aproveitar energia que fica na bobine

Tenho impressão que está a ver o filme ao contrário.

E o circuito é pra funcionar em DC ou AC?

Há zonas em AC e zonas em DC e há zonas com DC e AC sobrepostas.

fonte 10VAC foi só pra simular apenas o on e off do circuito?

É uma forma simples de fazer ligar e desligar o transístor (sem ter que acrescentar mais componentes).

O seu último parágrafo ... é melhor esquecer.

Tente estudar como funcionam as fontes comutadas e que tipos existem para poder ter suporte para perceber o circuito.