Circuitos Retificadores
e Filtro Capacitivo
SELAN
–
Sistemas Eletrônicos Analógicos
Conteúdo da aula
1. Motivação
2. Retificador de meia onda
3. Retificador de onda completa
4. Ponte retificadora
5. Fator de ondulação
6. Filtro Capacitivo
Fonte de alimentação: Um conversor de AC para CC.
Processo de transformação de corrente alternada em corrente contínua
Tipos:
Meia onda
Onda completa
Características:
Mais simples
Aproveita apenas um semiciclo da tensão de entrada
Aplicações:
Equipamentos que não necessitam CC puro
Circuitos carregadores de bateria
Circuito básico:
Funcionamento:
1º Semiciclo
Funcionamento:
1º Semiciclo
Funcionamento:
2º Semiciclo
Funcionamento:
2º Semiciclo
Formas de onda:
Formas de onda:
Apenas um semiciclo é entregue à carga!
Desvantagens:
Tensão de saída pulsante;
Baixo rendimento;
Baixo aproveitamento do Trafo.
Parâmetros da carga:
Tensão contínua média na carga:
𝑣
𝐶𝐶=
𝑉
𝑃− 𝑉
𝜋
𝐷≅
𝑉
𝜋
𝑃Corrente contínua média na carga:
𝐼
𝐶𝐶=
𝐼
𝜋 =
𝑃𝑉
𝑅
𝐶𝐶 𝐿Parâmetros da carga:
Tensão eficaz na carga:
𝑉
𝐿𝐸𝐹=
𝑉
2
𝑃Corrente eficaz na carga:
𝐼
𝐿𝐸𝐹=
𝐼
2 =
𝑃𝑉
𝐿𝐸𝐹𝑅
𝐿Parâmetros do diodo:
Tensão reversa máxima no diodo:
𝑉
𝑅≥ 𝑉
𝑃Corrente de pico no diodo:
𝐼
𝑃=
𝑅
𝑉
𝑃𝐿
Corrente média no diodo:
𝐼
𝐶𝐶𝐷𝑖𝑜𝑑𝑜≥ 𝐼
𝐶𝐶𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎1) Para o circuito a seguir, considere V1 = 127VCA
V2 = 12VCA RL = 47 Ohm
a) Calcule a tensão contínua média na carga. b) Calcule a corrente contínua média na carga. c) Determine os parâmetros do diodo.
2) Para o circuito a seguir, considere V1 = 127VCA
V2 = 24VCA RL = 100 Ohm
a) Calcule a tensão contínua média na carga. b) Calcule a corrente contínua média na carga. c) Determine os parâmetros do diodo.
Características:
Mais complexo que o retificador de meia onda
Aproveita os dois semiciclos da tensão de entrada
Pode ser feita de dois modos:
2 diodos + Trafo com derivação central; ou
4 diodos ligados em ponte (ponte de Graetz).
2 diodos + Trafo com derivação central:
Circuito básico:
2 diodos + Trafo com derivação central:
Funcionamento: 1º Semiciclo (positivo)
2 diodos + Trafo com derivação central:
Funcionamento: 1º Semiciclo (positivo)
2 diodos + Trafo com derivação central:
Funcionamento: 1º Semiciclo (positivo)
2 diodos + Trafo com derivação central:
Funcionamento: 2º Semiciclo (negativo)
2 diodos + Trafo com derivação central:
Funcionamento: 2º Semiciclo (negativo)
2 diodos + Trafo com derivação central:
Funcionamento: 2º Semiciclo (negativo)
2 diodos + Trafo com derivação central:
Funcionamento: 2º Semiciclo (negativo)
2 diodos + Trafo com derivação central:
Funcionamento: 2º Semiciclo (negativo)
2 diodos + Trafo com derivação central:
Formas de onda:
Tensão
2 diodos + Trafo com derivação central:
Formas de onda:
Tensão
2 diodos + Trafo com derivação central:
Formas de onda:
Corrente:
Ponte de Graetz:
Circuito básico:
Ponte de Graetz:
Funcionamento: 1º semiciclo (positivo)
Ponte de Graetz:
Funcionamento: 1º semiciclo (positivo)
Ponte de Graetz:
Funcionamento: 2º semiciclo (negativo)
Ponte de Graetz:
Funcionamento: 2º semiciclo (negativo)
Ponte de Graetz:
Funcionamento: 2º semiciclo (negativo)
Ponte de Graetz:
Formas de onda:
Ponte de Graetz:
Formas de onda:
Ponte de Graetz:
Formas de onda:
Parâmetros da carga:
Tensão contínua média na carga:
𝑣
𝐶𝐶=
2. 𝑉
𝜋
𝑃Corrente contínua média na carga:
𝐼
𝐶𝐶=
2. 𝐼
𝜋 =
𝑃𝑉
𝑅
𝐶𝐶𝐿
Parâmetros da carga:
Tensão eficaz na carga:
𝑉
𝐿𝐸𝐹=
𝑉
𝑃2
Corrente eficaz na carga:
𝐼
𝐿𝐸𝐹=
𝐼
𝑃2
=
𝑉
𝐿𝐸𝐹𝑅
𝐿Parâmetros do diodo:
Tensão reversa máxima no diodo:
𝑉
𝑅≥ 2. 𝑉
𝑃 (Derivação central)𝑉
𝑅≥ 𝑉
𝑃 (Ponte)Corrente de pico no diodo:
𝐼
𝑃≥
𝑅
𝑉
𝑃𝐿
Corrente média no diodo:
𝐼
𝐶𝐶=
𝐼
𝐶𝐶𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎3) Para o circuito a seguir, considere V1 = 127VCA
V2 = 12VCA RL = 47 Ohm
a) Calcule a tensão contínua média na carga. b) Calcule a corrente contínua média na carga. c) Determine os parâmetros do diodo.
4) Para o circuito a seguir, considere V1 = 127VCA
V2 = 24VCA RL = 100 Ohm
a) Calcule a tensão contínua média na carga. b) Calcule a corrente contínua média na carga. c) Determine os parâmetros do diodo.
Ponte Retificadora
Ponte Retificadora
PTH – Encapsulamentos:
Ponte Retificadora
PTH – Encapsulamentos:
Ponte Retificadora
PTH – Encapsulamentos:
Ponte Retificadora
PTH – Encapsulamentos:
Ponte Retificadora
SMD – Encapsulamentos:
Corresponde a quantas vezes o valor eficaz da componente alternada é maior que a componente contínua
Dado por:
𝑟 =
𝑉
𝐸𝐹𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎2
− 𝑉
𝐶𝐶2𝑉
𝐶𝐶𝑟% =
𝑉
𝐸𝐹𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎2
− 𝑉
𝐶𝐶2𝑉
𝐶𝐶. 100
Exercícios
5) Desenhe um circuito retificador de meia onda e explique seu funcionamento.
6) Desenhe um circuito retificador de onda completa utilizando um transformador com derivação central e dois diodos. Explique seu funcionamento.
7) Desenhe um circuito retificador de onda completa em ponte e explique seu funcionamento.
8) O que é fator de ondulação?
9) Calcule o fator de ondulação para um retificador de meia onda com tensão de entrada de 127VCA.
Exercícios
11) Considere os sinais a seguir e calcule o fator de ondulação percentual.
a)
b)
56,6V
Fonte de alimentação: Um conversor de CA para CC.
Filtro Capacitivo
Filtro capacitivo: Diminuição da amplitude da variação do sinal e aumento do valor
médio.
Filtro Capacitivo
Baseado na descarga lenta do capacitor sobre a carga:
• Alivia variação (ondulação);
• Eleva o valor médio da tensão.
• O consumo da carga e o valor do capacitor influenciam na ondulação resultante da filtragem
• Essa ondulação é chamada Fator de Ripple
• A tensão de ondulação (fator de ripple) pode ser calculada segundo a equação:
Sendo: Vr = Tensão de ondulação
Vm = Tensão média
f = Frequência do sinal sem filtro
Rl = Resistência (ou impedância) da carga C = Valor do capacitor adotado
Fator de ripple
Exemplo, em carga constante, da verificação da ondulação com filtros de 100µF e 10µF:
12) Qual a finalidade da adoção de um filtro capacitivo após a retificação de um sinal senoidal?
13) Um retificador com filtro capacitivo produz uma tensão média de 12V, com uma tensão de ripple de 0,1V. Considerando a entrada como sendo uma onda senoidal de 60Hz, e a carga de 10kΩ, calcule o valor do capacitor utilizado.
14) Se a carga variar, o fator de ripple também sofrerá alteração? Explique.
Dúvidas?
“O sucesso normalmente vem para quem
está ocupado demais para procurar por
ele”
Henry David Thoreau
Referências:
1. SENAI.Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial.Eletrônica Analógica. Senai-SP Editora, 2014.
2. A. E. B. Marques, E. C. A. Cruz, S. Choueri Jr. Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores.13ª Edição.
Editora Érica. São Paulo, 2012.