Um motor elétrico, por exemplo, drena uma corrente que depende da forma como ele está carregado. Isso significa que a tensão sobre ele pode variar e nas condições de maior carga ela pode cair a valores tão baixos que ele paralisa.

Uma forma de compensar estes problemas é utilizar algum tipo de circuito que mantenha constante a corrente num motor independente das suas condições de funcionamento, ou seja, da sua carga.

Este tipo de circuito também pode ser útil para manter constante a corrente num solenoide, em função de sua força, numa SMA (Shape Memory Alloy), num painel de LEDs ou outros tipo de dispositivo.

Vejamos como pode fazer isso usando recursos eletrônicos.

Fonte de Corrente Constante

Uma maneira de se obter uma corrente constante numa carga é ligando em série um elemento que possa ter sua resistência variada de modo a deixar passar mais ou menos corrente em função das necessidades desta carga.

Este elemento forma com a carga um divisor de tensão que mantem constante a soma da sua resistência (que varia) com a resistência da carga (que também varia).

Uma configuração usando um transistor é mostrada na figura 2.


Figura 2

Nesta configuração o diodo zener fixa justamente com o ajuste de P1 e R1 a intensidade da corrente que deve ser mantida no circuito de carga.

Quando a resistência da carga varia a tensão sobre o transistor se altera e isso é compensado pela ação do zener de modo a manter a intensidade constante.

A intensidade da corrente na carga é dada pela tensão do zener mais 0,7 V (tensão da junção emissor/base do transistor) dividida pela resistência apresentada por R1 e P1.

Para o transistor indicado podemos controlar correntes de até uns 1,5 A numa carga usando este circuito. Evidentemente, a tensão de entrada deve ser pelo menos o valor da tensão zener maior que a tensão que deve ser aplicada normalmente na carga.

Configuração com Circuito Integrado

Os reguladores de tensão fixos e ajustáveis de 3 terminais são originalmente projetados para funcionarem como fontes de tensão constante e não como fontes de corrente.

De fato, todos possuem como especificações básicas a faixa de tensões que fornecem em suas saídas.

No entanto, podemos também usar estes reguladores como reguladores de correnre aproveitando a referência interna que possuem, normalmente um diodo zener.
Assim, na figura 3 temos um circuito básico de regulador de corrente ou fonte de corrente constante usando um circuito integrado regulador de tensão de 3 terminais.


Figura 3

Este circuito pode manter uma corrente constante numa carga numa intensidade que será dada por:

I = Vz/R

Onde: I é a intensidade da corrente em amperes
Vz é a tensão zener do dispositivo regulador usado em volts
       R é a resistência externa necessária em ohms

Por exemplo, para um 7805 que é mostrado na figura 4, a resistência R para manter a corrente num valor I será dado por:



R = 5/I

Para I = 0,5 A (500 mA) teremos:

R = 5/0,5 = 10 ohms

Veja que a tensão de entrada deve ser pelo menos 7 V maior que a tensão que normalmente vai se desejar na carga nas condições de corrente constante.

Isso ocorre porque precisamos dos 5 V do zener e mais pelo menos 2 V para os circuitos do regulador.

Para termos uma possibilidade melhor de manter a corrente constante teremos de usar um CI que tenha uma referência de tensão interna mais baixa.

Uma alternativa interessante para os projetos é usar o LM150/250/350 de até 3 amperes.

Na figura 5 temos o circuito de aplicação para este regulador variável de tensão que possui um diodo zener de 1,2 V interno.


Figura 5

Para este circuito integrado a resistência R em função da corrente desejada na carga será dada por:

R = 1,2/I

Onde: R é a resistência em ohms
I é a corrente em amperes.

Para 2 amperes, por exemplo teremos:

R = 1,2/2

R = 0,6 ohms

Observe que as correntes neste tipo de circuito são intensas e que isso exige resistores de fio de boa dissipação. Assim, para o caso de 0,6 ohms, a potência dissipada será dada por:

P = R x I2

P = 0,6 x 2 x 2

P = 2,4 W

Um resistor de fio de pelo menos 5 W de dissipação será o recomendado e além disso o circuito integrado deve ser dotado de um bom radiador de calor.

Versões de menor corrente, como por exemplo o LM317 que tem uma versão de apenas 200 mA podem ser usados para fontes de referência menores mas sempre usando a mesma configuração e o mesmo procedimento de cálculo.

Para o caso de desejarmos ajustar a corrente na carga podemos usar o circuito da figura 6 em que temos um trimpot ou potenciômetro de fio para o ajuste da corrente na carga.


Figura 6

Outra possibilidade interessante de regulagem de corrente consiste no uso de reaguladores negativos de corrente como o 7905 ou o LM120 o LM320 de 1,5 amperes (complementar do LM317).

Na figura 7 temos o circuito para a utilização de um regulador negativo de corrente onde R é calculado exatamente como nos outros casos.


Figura 7

Amplificador Operacional

Amplificadores operacionais também podem ser usados em fontes de corrente constante. na figura 8 temos um exemplo de aplicação em que a corrente na carga será dada por:


Figura 8

IL = Vref)/[R3+(R2.R3/R1)]

A tensão de referência pode vir de um diodo zener e D1 pode ser qualquer diodo de uso geral.

Conclusão

Fontes de corrente constante são tão importantes como as fontes de tensão.
Todo profissional da eletrônica deve entender seu funcionamento para poder não só fazer seus ajustes ou reparações como também a projetar uma em caso de necessidade.

Os elementos que vimos neste artigo servem de base para que o profissional passe a dominar mais este importante assunto da eletrônica.

*Artigo exclusivo do Portal Saber Eletrônica