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Como Gerar Tensão Negativa

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Tensão de polarização

É muito comum em circuitos eletrônicos a necessidade de uma tensão negativa para polarização de circuitos integrados, tipo operacionais e comparadores. Mas muitas vezes o circuito é alimentado apenas por uma tensão positiva. Quando a tensão negativa é apenas para polarização, ou seja, não vai consumir corrente elevada, é possível utilizar o circuito simples, apresentado aqui e testado pelo eletronPi.

O circuito é esse da figura 1 e é baseado no timer NE555, bastante comum.

O principio de funcionamento é bastante simples. O objetivo é, a partir da tensão positiva Ve, gerar a tensão negativa Vs. As numerações dos componentes estão elevadas porque este circuito foi tirado de um utilizado pelo eltronPi.

O componente NE555 é um timer de uso geral, bem comum e fácil de ser encontrado. Na topologia da figura 1, o NE555 carrega e descarrega o capacitor C20, gerando a forma de onda em vermelho. Na saída do NE555 aparece a forma de onda em verde. O valor máximo da tensão na saída do NE555 é bem próximo de Ve e o valor mínimo, bem próximo de GND

Assim, quando OUT está no máximo, o diodo D4 conduz e carrega C19. Quando a tensão em OUT vai para o mínimo, D4 corta e é a vez de D3 conduzir, carregando C21 com parte da tensão de C19, de forma a gerar a tensão Vs negativa. A partir deste ponto o ciclo se repete, carregando C19 quando OUT está alto e transferindo parte da tensão de C19 para C21, quando OUT está em tensão baixa.

Depois de alguns ciclos a tensão Vs se estabiliza em um valor negativo que vai depender do consumo de corrente em Vs e das perdas em D3, D4 e na tensão de saída OUT do NE555

Como exemplo imaginemos que OUTmax = Ve-0,2V e que OUTmin = 0,2V. Vamos considerar ainda que o consumo em Vs é pequeno e que a tensão de condução de D3 e D4 = 0,5V.

Neste caso, a tensão de saída Vs pode ser calculada apriximadamnte como:

Vs = -(Ve - 0,2V - 0,2V - 0,5V - 0,5V) = -(Ve - 1,4V)

Se Ve = 12V, por exemplo, Vs = -(12 - 1,4) = -10,6V

O primeiro fator 0,2V é em função da diferença de OUTmax para Ve.

O segundo fator 0,2V é em função de OUTmin = 0,2V e não 0V.

O primeiro fator 0,5V é a perda causada pela tensão de condução de D3.

O segundo fator 0,5V e a perda causada pela tensão de condução de D4.

Este circuito é adequando quando o consumo de corrente em Vs é baixo e da ordem de no máximo 20mA.