Circuitos Retificadores e Filtro Capacitivo

(1)

Circuitos Retificadores

e Filtro Capacitivo

SELAN

–

Sistemas Eletrônicos Analógicos

(2)

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

(3)

Fonte de alimentação: Um conversor de AC para CC.

(4)

Processo de transformação de corrente alternada em corrente contínua

Tipos:

 Meia onda

 Onda completa

(5)

Características:

 Mais simples

 Aproveita apenas um semiciclo da tensão de entrada

Aplicações:

 Equipamentos que não necessitam CC puro

 Circuitos carregadores de bateria

(6)

Circuito básico:

(7)

Funcionamento:

1º Semiciclo

(8)

Funcionamento:

1º Semiciclo

(9)

Funcionamento:

2º Semiciclo

(10)

Funcionamento:

2º Semiciclo

(11)

Formas de onda:

(12)

Formas de onda:

Apenas um semiciclo é entregue à carga!

(13)

Desvantagens:

 Tensão de saída pulsante;

 Baixo rendimento;

 Baixo aproveitamento do Trafo.

(14)

Parâmetros da carga:

Tensão contínua média na carga:

𝑣

𝑃

𝑉

𝐿𝐸𝐹

𝑅

_𝐿

(16)

Parâmetros do diodo:

Tensão reversa máxima no diodo:

𝑉

_𝑅

≥ 𝑉

_𝑃

Corrente de pico no diodo:

𝐼

_𝑃

=

_𝑅

𝑉

𝑃

𝐿

Corrente média no diodo:

𝐼

_𝐶𝐶_{𝐷𝑖𝑜𝑑𝑜}

≥ 𝐼

_𝐶𝐶_{𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎}

(17)

1) Para o circuito a seguir, considere V1 = 127V_CA

V2 = 12V_CA 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.

(18)

V2 = 24V_CA RL = 100 Ohm

(19)

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).

(20)

2 diodos + Trafo com derivação central:

(21)

Funcionamento: 1º Semiciclo (positivo)

(22)

(23)

(24)

Funcionamento: 2º Semiciclo (negativo)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

Formas de onda:

 Tensão

(30)

Formas de onda:

 Tensão

(31)

Formas de onda:

 Corrente:

(32)

Ponte de Graetz:

(33)

Funcionamento: 1º semiciclo (positivo)

(34)

Funcionamento: 1º semiciclo (positivo)

(35)

Funcionamento: 2º semiciclo (negativo)

(36)

(37)

(38)

Formas de onda:

(39)

Formas de onda:

(40)

Formas de onda:

(41)

Tensão contínua média na carga:

𝑣

_𝐶𝐶

=

2. 𝑉

_𝜋

𝑃

Corrente contínua média na carga:

𝐼

_𝐶𝐶

=

2. 𝐼

_{𝜋 =}

𝑃

𝑉

_𝑅

𝐶𝐶

_𝐿

(43)

Parâmetros 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

𝑃

𝐿

Corrente média no diodo:

𝐼

_𝐶𝐶

=

𝐼

𝐶𝐶𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎

(44)

V2 = 12V_CA RL = 47 Ohm

(45)

V2 = 24V_CA RL = 100 Ohm

(46)

Ponte Retificadora

(47)

Ponte Retificadora

PTH – Encapsulamentos:

(48)

Ponte Retificadora

(49)

Ponte Retificadora

(50)

Ponte Retificadora

(51)

Ponte Retificadora

SMD – Encapsulamentos:

(52)

 Corresponde a quantas vezes o valor eficaz da componente alternada é maior que a componente contínua

 Dado por:

𝑟 =

𝑉

𝐸𝐹𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎

2

_{− 𝑉}

𝐶𝐶2

𝑉

_𝐶𝐶

𝑟% =

𝑉

𝐸𝐹𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎

2

_{− 𝑉}

𝐶𝐶2

𝑉

𝐶𝐶

. 100

(53)

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 127V_CA.

(54)

Exercícios

11) Considere os sinais a seguir e calcule o fator de ondulação percentual.

a)

b)

56,6V

(55)

Fonte de alimentação: Um conversor de CA para CC.

Filtro Capacitivo

(56)

Filtro capacitivo: Diminuição da amplitude da variação do sinal e aumento do valor

médio.

Filtro Capacitivo

(57)

Baseado na descarga lenta do capacitor sobre a carga:

• Alivia variação (ondulação);

• Eleva o valor médio da tensão.

(58)

• 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

(59)

Exemplo, em carga constante, da verificação da ondulação com filtros de 100µF e 10µF:

(60)

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.

(61)

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.