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CONVERSORES / REGULADORES STEP DOWN: O QUE SÃO?

Um conversor DC-DC Step Down, ou regulador Buck, é um dispositivo que reduz a tensão de entrada DC para uma tensão de saída menor, mantendo a polaridade. Esses conversores são muito úteis em sistemas que requerem uma tensão de saída inferior à de entrada, especialmente em aplicações onde a eficiência energética é crucial.

Figura 1: Alguns tipos de conversores Step Down

Além de converter a tensão de entrada em uma tensão de saída menor, o conversor step-down também consegue manter a saída estável na tensão ajustada, mesmo a tensão de entrada variando. Desde que, a tensão de entrada seja sempre maior que a de saída.

PRINCIPAIS APLICAÇÕES – STEP DOWN:

Dispositivos Eletrônicos Portáteis: Smartphones, tablets e laptops utilizam baterias que fornecem uma tensão variável. Os conversores step down ajustam a tensão da bateria, que pode variar conforme o nível de carga, para níveis constantes necessários em diferentes circuitos internos, como processadores, módulos de memória e telas, prolongando a vida útil da bateria e otimizando o desempenho do dispositivo.

Sistemas de Energia Solar: Os painéis solares e as baterias de armazenamento podem gerar tensões variáveis, que precisam ser reguladas. Sendo assim, os conversores step down ajustam a tensão de saída dos painéis solares ou das baterias para níveis adequados para alimentar inversores, controladores de carga e outros dispositivos, otimizando a eficiência do sistema de energia solar e protegendo os componentes eletrônicos.

Veículos Elétricos e Híbridos: Esses veículos possuem uma bateria principal de alta tensão, usada para acionar o motor elétrico. Por isso, é importante usar conversores step down para reduzir a alta tensão da bateria principal para níveis mais baixos, adequados para sistemas auxiliares, como sistemas de iluminação, controle de clima e sistemas de controle eletrônico, garantindo segurança e eficiência energética.

Alimentação de Computadores: Em computadores, é crucial converter a tensão da fonte de alimentação principal para níveis mais baixos adequados para componentes internos. A CPU, a memória RAM, o chipset e outros circuitos sensíveis requerem tensões mais baixas e estáveis. Os conversores step down garantem que esses componentes recebam a tensão correta, melhorando a eficiência energética e o desempenho do sistema.

MODELOS E CARACTERÍSTICAS – REGULADORES STEP DOWN

Abaixo vamos listar alguns modelos de Reguladores com características diferentes para que você possa identificar o que melhor se adequa ao seu projeto.

– REGULADOR DE TENSÃO de 5V PARA CARREGAMENTO RÁPIDO COM SAÍDA USB

O módulo regulador de tensão DC-DC step down 5V para carregamento rápido com saída USB é uma solução eficiente para fornecer energia a dispositivos compatíveis com essa tecnologia. Com este módulo, é possível inserir uma tensão de entrada de 10V a 30V e obter uma saída regulada de 5V através da porta USB, garantindo alta potência de saída e permitindo o carregamento rápido de dispositivos, como smartphones compatíveis com fast charging.

Figura 2: Regulador de tensão DC-DC Step Down 5V para carregamento rápido com saída USB.

Ele tem uma potência de saída de até 24W, com, isso pode fornecer várias combinações de tensão e corrente na saída. A eficiência de conversão varia entre 90% e 97%, garantindo um uso eficiente da energia. Além disso, o módulo suporta múltiplos protocolos de carregamento rápido, incluindo DCP, BC1.2, Apple, Samsung, Huawei FCP/SCP, Huawei AFC, SFCP, QC2.0, QC3.0 e MTK PE1.1/PE2.0. Essas compatibilidades fazem deste regulador uma solução versátil para diversos dispositivos.

Para garantir a segurança e a durabilidade, o módulo inclui várias proteções: contra sobretensão e subtensão de entrada, sobrecorrente de entrada e saída, curto-circuito e superaquecimento. A função de compensação do cabo de tensão de saída assegura que a tensão correta seja mantida durante o carregamento.

ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS:

  • Faixa de tensão de entrada: 10V a 30V;
  • Tensão de saída: 5V padrão, ajuste automático entre 3V e 12V, após acionar a carga rápida;
  • Potência de saída: até 24W (5V/3,4A, 9V/2,5A, 12V/2A, etc.);
  • Função de compensação da queda de tensão do cabo;
  • Eficiência de conversão: 90% a 97%;
  • Suporte a múltiplos protocolos de carregamento rápido;
  • Proteção contra sobretensão e subtensão de entrada;
  • Proteção contra sobrecorrente de entrada e saída, e proteção contra curto-circuito;
  • Proteção contra superaquecimento da máquina;
  • Dimensões: 19mm x 38mm.

MINI REGULADOR DE TENSÃO STEP DOWN BUCK DC-DC 3A 360

O Mini Regulador de Tensão Step Down Buck DC DC 3A 360 é uma solução compacta e eficiente para converter tensões de 4,75V a 23V na entrada para uma faixa de saída ajustável de 1,0V a 17V. Este regulador, com seu tamanho reduzido, é capaz de fornecer correntes de até 3 amperes de pico e 1,8 amperes constantes, tornando-o ideal para aplicações em dispositivos de baixa potência.

Figura 3: Mini Regulador de Tensão Step Down Buck DC-DC 3A 360

Equipado com um potenciômetro ajustável, o regulador permite a fácil configuração da tensão de saída desejada. Ele oferece proteção de desligamento automático e possui uma alta eficiência de conversão de até 96%, garantindo o uso eficaz da energia. A frequência de comutação do regulador é de 340 kHz, e o ripple de saída é de apenas 30 mV sem carga, o que assegura uma saída de tensão estável. Ele é especialmente útil para aplicações em luzes de LED, microcontroladores, carregadores de baterias e outros dispositivos que requerem um fornecimento de energia estável e ajustável. Com dimensões aproximadas de 17 x 11 x 4 mm, ele é fácil de integrar em projetos compactos.

Para iniciar o funcionamento do regulador, é necessário girar o trimpot 50 vezes no sentido anti-horário e acompanhar a saída de tensão com um multímetro. Ele opera em uma faixa de temperatura de -40 a 85 ºC, o que permite seu uso em diversas condições ambientais. Contudo, o Mini Regulador de Tensão DC-DC Step Down é uma escolha excelente para um projeto que necessite de uma solução de conversão de tensão compacta, eficiente e ajustável.

ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS:

  • Tipo: Mini Step Down;
  • Tensão de entrada: 4,75V a 23V;
  • Tensão de saída: 1,0V a 17V;
  • Corrente de saída máxima: 3A (pico);
  • Corrente de saída nominal: 1,8A (constante);
  • Eficiência: Até 96%;
  • Frequência de comutação: 340 KHz;
  • Ripple de saída: 30 mV (sem carga);
  • Temperatura de operação: -40 a 85 ºC;
  • Tamanho: aprox. 17mm x 11mm x 4 mm.

REGULADOR DE TENSÃO STEP DOWN – BUCK CONVERSOR DC DC LM2596 3A

O regulador de tensão step down – buck conversor DC DC LM2596 3A é uma solução versátil e eficiente para aplicações em projetos eletrônicos que requerem diferentes tensões para o acionamento de circuitos. Este conversor DC-DC opera em modo Step Down, permitindo reduzir a tensão de entrada e ajustar a tensão de saída entre 1,5V e 35V DC, com uma tensão de entrada suportada variando de 3,2V a 40V DC.

Figura 4: Regulador de tensão Step Down – Buck conversor DC-DC LM2596 3A

Comumente utilizado na alimentação de relés, motores, displays, fontes de bancada e outros componentes eletrônicos, o Regulador LM2596 é essencial para manter a estabilidade e a eficiência em projetos que necessitam de uma conversão de tensão confiável. O regulador pode fornecer uma corrente nominal de 2A e uma corrente máxima de 3A, embora seja necessário melhorar a dissipação de calor para potências superiores a 15W. Este módulo oferece uma eficiência de conversão máxima de 92%, garantindo o uso eficaz da energia. Sua frequência de comutação pode alcançar até 150KHz, e ele possui uma resposta dinâmica rápida de 5% em 200μs.

Além disso, o regulador inclui um circuito de proteção SS36, proporcionando segurança adicional ao sistema. Ele possui uma faixa de operação de temperatura de -40 a +85 graus Celsius, com uma regulação de carga de ±0,5%. No entanto, é importante notar que ele não possui proteção reversa da polaridade da entrada. O módulo é compacto, medindo 43 x 21 x 14mm e pesando apenas 12g, facilitando sua integração em diversos projetos.

Assim como no anterior, para iniciar o funcionamento do regulador, é necessário girar o trimpot pelo menos 50 vezes no sentido anti-horário e monitorar a saída de tensão com um multímetro para garantir que a tensão de saída seja ajustada corretamente.

ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS:

  • Regulador de tensão: LM2595;
  • Tensão de entrada: 3,2V a 40V DC;
  • Tensão de saída: 1,5 a 35V DC Ajustável (a entrada deve ser pelo menos 1.5 V maior que a saída);
  • Corrente de saída: 2A nominal e 3A máxima (será necessário melhorar a dissipação de calor para potências superiores a 15W);
  • Eficiência máxima de conversão: 92% (mais alto);
  • Tensão suspensa mínima: 1,5 V;
  • Frequência de comutação: até 150KHz;
  • Velocidade de resposta dinâmica: 5% 200µs;
  • Circuito de proteção: SS36;
  • Temperatura de operação: -40 a +85°C;
  • Regulação de carga: ±0,5%;
  • Proteção reversa da polaridade da entrada: Não;
  • Dimensões: 43mm x 21mm x 14mm (C x L x A);
  • Peso: 12g;

REGULADOR DE TENSÃO STEP DOWN ENTRADA 4,5V A 53V – BUCK CONVERSOR DC DC LM2596HVS 3A

O regulador de tensão step down entrada 4,5v a 53v – buck conversor DC DC LM2596HVS 3A é uma solução compacta e eficiente para conversão de tensões em uma ampla faixa de aplicações eletrônicas. Este mini regulador é capaz de converter tensões de entrada de 4,75V a 23V em uma saída ajustável de 1,0V a 17V, suportando correntes de até 3A de pico e 1,8A constante.

Figura 5: Regulador de tensão LM2596HVS 3A

Ideal para uso em luzes de LED, microcontroladores, carregadores de baterias e outros dispositivos de baixa potência, o regulador de tensão LM2596HVS oferece alta eficiência de conversão, chegando a até 96%. Ele possui um potenciômetro ajustável que permite regular a tensão de saída conforme necessário, além de proteção de desligamento automático para maior segurança. O regulador opera com uma frequência de comutação de 340 KHz e apresenta um ripple de saída de apenas 30mV sem carga, garantindo uma saída de tensão estável. Ele pode operar em temperaturas que variam de -40 a 85 ºC, tornando-o adequado para uma ampla gama de ambientes operacionais. Suas dimensões são de aproximadamente 17mm x 11mm x 4mm, facilitando sua integração em projetos compactos. Para ajustar a tensão de saída, é necessário girar o trimpot e monitorar a saída com um multímetro até alcançar o valor desejado.

ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS:

  • Regulador de tensão: LM2595HVS;
  • Tensão de entrada: 4,5V a 53V DC;
  • Tensão de saída: 3V a 40V DC Ajustável (a entrada deve ser pelo menos 1.5V maior que a saída);
  • Corrente de saída: 2A nominal e 3A máxima (será necessário melhorar a dissipação de calor para potência maior que 15W);
  • Potência máxima: 80W;
  • Eficiência máxima de conversão: 92% (mais alto);
  • Tensão suspensa mínima: 1,5V;
  • Frequência de comutação: até 150KHz;
  • Temperatura de operação: -45 a +85°C;
  • Regulação de carga: ±0,5%;
  • Proteção reversa da polaridade da entrada: Não;
  • Dimensões: 43mm x 21mm x 14mm (C x L x A);
  • Peso: 12g;

CONVERSOR DC DC 20A 300W STEP DOWN TENSÃO E CORRENTE CONTROLÁVEIS

O conversor dc dc 20a 300w step down tensão e corrente controláveis é uma solução robusta e eficiente para aplicações que exigem ajustes precisos de tensão e corrente. Este conversor opera com uma ampla faixa de tensão de entrada, variando de 6V a 40V, embora seja recomendado utilizá-lo entre 10V e 40V para melhor desempenho. Ele é capaz de ajustar a tensão de saída de 1,2V a 36V e pode fornecer uma corrente máxima de 20A, com 15A sendo a corrente sugerida para operação contínua.

Figura 6: Conversor DC-DC 20A 300w Step Down tensão e corrente controláveis

A eficiência do conversor pode chegar a até 96%, especialmente ao converter 24V para 12V a 20A. Projetado com tubos duplos MOS de alta corrente (75V/80A), ele garante um desempenho confiável e eficiente. Para garantir a estabilidade da saída, utiliza capacitores eletrolíticos de alta frequência e baixa resistência, resultando em uma baixa ondulação de saída de até 50mV.

A fiação é facilitada através de terminais de parafuso de 30A, que suportam altas correntes. O conversor vem equipado com dois dissipadores de calor para melhorar a eficiência de funcionamento e a dissipação térmica. Quando há uma grande diferença entre a tensão de entrada e a de saída, é recomendável reduzir a potência e a corrente para evitar sobreaquecimento.

ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS:

  • Tensão de entrada: 6V a 40V DC (10V a 40V – recomendado). Só converte a tensão para baixo, a tensão de entrada sempre deve ser maior que a de saída;
  • Tensão de saída: 1,2V a 36V DC;
  • Corrente de saída: 20A (máx.), 15A (sugerido); Ao exceder 7A, será necessário melhorar a dissipação de calor;
  • Eficiência: 95% (24V a 12V, 20A);
  • Ondulação de saída: ≤50mV;
  • Método de fiação: Terminais;
  • Proteção contra curto-circuito: Auto-recuperação;
  • Tamanho: 60mm x 53mm x 27 mm;

Espero que tenha gostado das informações deste post, caso tenha alguma dúvida, deixe o comentário abaixo.

Estagiário no setor de desenvolvimento na Casa da Robótica

Graduando em Engenharia da Computação pela Faculdade Independente do Nordeste. Estagiário do setor de desenvolvimento da Casa da Robótica.

Bacharel em Engenharia de Computação. Um dos criadores do Blog da Robótica. Faz parte da equipe Casa da Robótica desde 2017. Apaixonado por tecnologias e pelas “loucuras” que é possível criar usando microcontroladores e impressoras 3D. Ex-BBB, mas isso é uma longa história... que poderá ser contada posteriormente.

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