Aula 7 Filtros para Retificadores. Prof. AC.Seabra-PSI/EPUSP

(1)

Aula 7

(2)

PSI 2223 – Introdução à Eletrônica

(3)

7ª Aula:

O Retificador de Onda Completa

- Finalizar a matéria e exercícios.

Ao final desta aula você deverá estar apto a:

-Explicar o funcionamento do filtro capacitivo para circuitos

reguladores

-Determinar os valores de pico da tensão de saída (na carga) e da

corrente reversa nos diodos em retificadores meia onda e onda

completa

-Explicar o funcionamento de circuitos limitadores e

grampeadores

(4)

Diagrama de Blocos

(5)

Diagrama de Blocos

(6)

Diagrama de Blocos

(7)

Diagrama de Blocos

(8)

O Retificador com Bloco de Filtro

(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor – Retificador de Pico)

Transitório

Regime permanente

• Sinal (comportamento) variável no tempo

• Que modelo utilizar para o diodo?

• pequenos sinais?

• qual modelo CC?

(9)

E com carga?

D

C

L

i



i



i

1 T

O

_o

C

v

i dt

C





O

L L

v



R i

Atenção:

Quando o diodo conduz:

v t

_O

( )



v t

_I

( )

O Retificador com Bloco de Filtro

(10)

D

C

L

i



i



i

1 T

I

O

I

_o

C

dv

v

i dt

i

C

v

dt









O

L L

L

v

R i

i

R







Quando o diodo conduz:

v t

_O

( )



v t

_i

( )

O Retificador com Bloco de Filtro

(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor – Retificador de Pico)

I

D

L

d

i

C

i

dt



v



(11)

modelo diodo ideal

/

L

O

L

D

C

L

I

D

L

i

R

i

d

i

C

i

dt









v

Quando D está conduzindo:

V de ondulação

(ripple)

I

_Dmédio

I

_Dpico

I

_Lmédio

O Retificador com Bloco de Filtro

(12)

CR t p O

V

e

/ 



v

CR T p

e

V

 /



r p

-

V

1

2 (

)

(

)

(

):

O

p

r

p

médio

L

V

Quando CR

T V pequeno

V

i

R









fC

I

V

ou

fRC

V

CR

T

V

L

r

p

r





CR

T

e



T

CR



₁



Para CR >> T:

e portanto:

Determinando V

o (valor médio)

e V

r

V

_Omédio

I

_Dmédio

I

_Dpico

I

_Lmédio

1 (

)

p

T

V

_CR





p

r

V - V

(13)

1

1 (

)

(

)

(

)

fornecido pela fonte

entregue à

f

Cmedio

Dmedio

L

f

Dmedio

L

e

C

r

Dmedio

L

r

Q

I

t

i

I

Q

I

t

Q

C

V

CV

I

t CV

CV

I



 









 

  







  









carga

e portanto:

Determinando I

_D_médio

fornecida

t

i

C

dt



Q



2 1

I

_Dmédio

I

_Dpico

I D L

d

i

C

dt





v

(14)

2 2

1

2

1

2

2 :

cos(

)

(

)

:

(

)

/

p p r r p r p

Como

t é um pequeno ângulo

t

e

V

t

V

ou

V V

t

V V ou t

f







  





_

_



_

_









 

portanto

Determinando

I

_D_médio

cos(

)

p p r

V



 

t

V



V

0 t

1

1 (

)

Dmedio L

I

f

t





 

1

2

2 (

)

(

)

/

Dmedio L L r p

I

f

t

V V

f











 



2

1

2

1

2 (

)

/

(

)

/

(

/ )

Dmedio L r p L r p

I

V V

I

V V

I

V















(15)

(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor)

Determinando

I

_D_pico

( )

I

( ) (

)

D L

d

t

i t

C

i t

enquanto D conduzir

dt



v



1 1 1

( )

(

)

I

( )

D Dpico L

d

t

i t t

i

C

i t

dt



v



1 1

cos( )

( )

(~)

p I

Dpico Lmédio t t Lmédio

dV

t

d

t

i

C

i

C

i

dt





v







1 2

1

2 [

( ) ]

Dpico p t t Lmédio

d

t

i

CV

i

dt











1 2 2 2 2 1

1

2 [

( ) ]

(

)

t t

d

t

dt







 

 



2 2

2 /

(

)

(

Lmédio

)(

r p

)

Dpico p Lmédio Lmédio

r

V V

i

CV

t

i

fV





 





2 2 2 2

2

1

2

1

2

2 /

(

/

)

(

/ )

p

Dpico Lmédio r p Lmédio r

p

Dpico Lmédio r p Dpico Lmédio p r

V

i

V V

i

V f

V

i

V V

i

V

f

V



_

















2

1

2 :

cos(

)

(

)

t pequeno

t





  



(16)

(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor)

1

2

2 (

/

)

Dpico

Lmédio

p

r

i



i





V

1

2 (

)

(

)

O

médio

p

r

médio

p

L

V

i

I

R





 

L

r

I

V

fC



1

2 (

/ )

Dmedio

L

p

r

I



I





V

2

2 /

r

p

V V

t

f



 

Resumindo

(17)

(No Retificador

Onda Completa

com Filtro com Capacitor)

fRC

V

_r



p

(1

2 /

)

(1

/ 2 )

(1 2

2 /

2 )

Dmedio

L

p

r

L

p

r

Dpico

L

p

r

i

I

V

I

V

i

I

V















2

(18)

EXEMPLO 3.10

Considere um retificador de pico alimentado por uma

senóide de 60 Hz tendo um valor de pico de V

p

= 100 V. Suponha uma

resistência de carga R = 10 k. Calcule o valor da capacitância C que

resultará numa ondulação de pico-a-pico de 2 V. Calcule também a fração do

ciclo durante a qual o diodo conduz, além do valor médio e de pico da

corrente no diodo.

1

2

2 (

/

)

Dpico

Lmédio

p

r

i



i





V

1

2 (

)

O

m dio

é

p

r

V



V



V

L

r

I

V

fC



1

2 (

/ )

Dmedio

L

p

r

I



I





V

2

2 /

r

p

V V

t

f



 

Formulário (1/2 onda)

(

médi

o

)

L

p

L

V

i

I

R



(19)

C



V

p

V

_r

f R



100

2  60  10  10

3  83, 3



F

i

_Dmed

 10(1 



2  100/2 )  324 mA

i

_Dmax

 10(1  2



2  100/2)  638 mA

EXEMPLO 3.10

Considere um retificador de pico alimentado por uma

senóide de 60 Hz tendo um valor de pico de

V

p

= 100 V. Suponha uma

resistência de carga

R

= 10 k. Calcule o valor da capacitância

C

que

resultará numa ondulação de pico-a-pico de 2 V. Calcule também a

fração do ciclo durante a qual o diodo conduz, além do valor médio e de

pico da corrente no diodo.



t  2  2/100  0, 2 rad

O ângulo de condução



t é

Logo, o diodo conduz por (0,2/2



)  100 = 3,18% do ciclo.

Como

I

L

= 100/10 = 10 mA, as correntes média e de pico no diodo são:

SOLUÇÃO

Obtemos o valor de

C como

1 2

2 (

/ )

Dpico

Lmédio

p

r

i



i





V

1 2 ( ) O m dioé p r

V



V



V

L r

I

V

fC



1

2 (

/ )

Dmedio

L

p

r

I



I





V

2

2 /

r

p

V V

t

f



 

Formulário (1/2 onda)

(médio) L p L

V

i

I

R



(20)

Diagrama de Blocos

(21)

Desempenho de um Regulador com Zener

Regulação de Linha

S

O

V





Regulação de Carga

L

O

I

V





(p.ex. = 1V)

(p.ex. = 1mA)

(máxima corrente pior carga)

(22)

Exemplo 3.8:

O diodo zener do circuito abaixo é especificado

para 6,8V@5mA, r

z

=20 e I

ZK

= 0,2mA. Veja que V

+

tem uma

variação.

(a) Determine a tensão de saída sem carga;

(b) Determine a regulação de linha para a variação de +- 1V na entrada;

(c) Qual a variação na tensão de saída quando se coloca uma carga que

drena 1mA? Isso é chamado Regulação de Carga.

(d) Qual a variação na tensão de saída para uma carga de 2k;

(e) Qual a variação na tensão de saída para uma carga de 0,5k;

(23)

Exemplo 3.8:

O diodo zener do circuito abaixo é especificado

para 6,8V@5mA, r

z

=20 e I

ZK

= 0,2mA. Veja que V

+

tem uma

variação.

(b) Variação em V

_O

para uma variação de ± 1V na entrada;

10±1V

1V

500Ω

20Ω

20

1 38 5

500

20 , mV

Z

v



V





Regulação de Linha

S

O

V





(p.ex. = 1V)

(máxima corrente pior carga)

38,5

3,8%

1 O

S

V

mV

V



_



_





(24)

Exemplo 3.8:

O diodo zener do circuito abaixo é especificado

para 6,8V@5mA, r

z

=20 e I

ZK

= 0,2mA. Veja que V

+

tem uma

variação.

6 3 1 0

c/carga /carga s/carga

( ,

, )mA = 5,3mA

6,7+20.5,3m=6,806V

6,806 - 6,827

21mV

Z c R L Z Z Z Z Z O

I

V





















 

 

(c) Qual a variação na tensão de saída quando se coloca uma carga que drena 1mA?

10V

1mA

Regulação de Carga

L

O

I

V





(p.ex. = 1mA)

(V

S

médio)

21

1

O L

V

mV

I

mA



_





(25)

Figura 3.31 The “superdiode” precision half-wave rectifier and its almost-ideal transfer characteristic. Note that when v_I> 0

and the diode conducts, the op amp supplies the load current, and the source is conveniently buffered, an added advantage. Not shown are the op-amp power supplies.

(26)

Circuitos Limitadores e Grampeadores

entrada

(27)

(28)

v

_O

v

_I

v

_O

v

_I

v

_O

v

_I

v

_O

v

_I

v

_O

v

_I

(29)

t

v

_O

(30)

(31)

(32)