Introdução
Introdução TeTeórica:órica: O
O proprocesscesso o de de conconververter ter tentensão e são e corcorrenrente te altealternarnadas das em em tentensão são e e corcorrenrentete contí
contínuas leva nuas leva o nome o nome de retificação. Pode-se dividir os de retificação. Pode-se dividir os retificaretificadores em: dores em: retificaretificadoresdores não controlados e retificadores controlados..
não controlados e retificadores controlados.. O
O elelememenento to chchavave e da da reretitifificacaçãção o nãnão o cocontntrorolalada da é é o o didiododo. o. Os Os didiododosos semi
semiconcondutdutoreores s encenconontram tram muimuitas tas aplaplicaicações ções em em circcircuituitos os da da engengenhenharia aria elételétrica rica ee eletrôn
eletrônica. Os ica. Os dioddiodos os são também amplamentsão também amplamente e utiliutiliados em ados em circuitcircuitos de os de eletrôneletrônica deica de pot!ncia
pot!ncia para para a a conversão conversão de de energia energia elétrica" elétrica" no no caso" caso" os os conversores conversores de de #$ #$ em em %$"%$" também conhecidos como retificadores.
também conhecidos como retificadores.
# diferença" entre os retificadores não controlados e os retificadores controlados" # diferença" entre os retificadores não controlados e os retificadores controlados" é
é &u&ue e os os prprimimeieiroros s fofornrnececem em apapenaenas s umuma a tetensnsão ão de de saísaída da fifi'a 'a ao ao cocontntr(r(rio rio dodoss reti
retificaficadordores es concontrotroladlados. os. Para Para se se obtobter er tentensõesões s de de saídsaída a concontrotroladaladas" s" é é utilutiliadiado o oo controle de fase com tiristores em ve de diodos. # tensão de saída dos retificadores controle de fase com tiristores em ve de diodos. # tensão de saída dos retificadores tiristoriados é controlada variando-se o )ngulo de disparo ou de retardo dos tiristores. tiristoriados é controlada variando-se o )ngulo de disparo ou de retardo dos tiristores.
*m tiristor em controle de fase é disparado através da aplicação de um pulso de *m tiristor em controle de fase é disparado através da aplicação de um pulso de curta duração ao seu gatilho" sendo este pulso originad
curta duração ao seu gatilho" sendo este pulso originado de o de um circuito de disparo" e oum circuito de disparo" e o mesmo é desligado devido + comutação natural da rede" ou da linha.
mesmo é desligado devido + comutação natural da rede" ou da linha. Os
Os retificaretificadores controladores controlados são dos são classificlassificados em cados em dois tipos: dois tipos: semi-cosemi-controladntrolado o ee completamente controlado. O completamente controlado" ou tipo dois &uadrantes" usa o completamente controlado. O completamente controlado" ou tipo dois &uadrantes" usa o ,$ como dispositiv
,$ como dispositivo o de retificação. # corrde retificação. # corrente %$ ente %$ é é unidiunidirecionrecional" mas al" mas a a tensão %$tensão %$ pode ter &ual&uer uma das duas polaridades.
pode ter &ual&uer uma das duas polaridades.
$aso metade dos ,$s for substituída por diodos" o circuito passar( a ser $aso metade dos ,$s for substituída por diodos" o circuito passar( a ser classificado como semi-controlado. sse circuito permite também &ue o valor médio da classificado como semi-controlado. sse circuito permite também &ue o valor médio da tensão de saída %$ se/a variado pelo controle de fase do ,$.
tensão de saída %$ se/a variado pelo controle de fase do ,$.
0$ircuito modelo1 0$ircuito modelo1 2o
2o semiciclo semiciclo positivo positivo da da fonte" fonte" ,$3 ,$3 e e %4 %4 estarão estarão diretamente diretamente polariados.polariados. $aso acionemos ,$3 em 5" a corrente fluir( por %4" pela carga e por ,$3. O ,$3 $aso acionemos ,$3 em 5" a corrente fluir( por %4" pela carga e por ,$3. O ,$3 ir( para o estado desligado em 6 &uando a fonte passar do semiciclo positivo para o ir( para o estado desligado em 6 &uando a fonte passar do semiciclo positivo para o semiciclo negativo. # tensão na carga é a mesma da tensão de entrada" nesse período 05 semiciclo negativo. # tensão na carga é a mesma da tensão de entrada" nesse período 05 a 61. 2o instante 06 7 51" ,$8 é acionado" faendo com &ue a corrente flua por %9 e da a 61. 2o instante 06 7 51" ,$8 é acionado" faendo com &ue a corrente flua por %9 e da carga. 2o momento 86" ,$8 passa para o estado desligado" é neste instante &ue o ciclo carga. 2o momento 86" ,$8 passa para o estado desligado" é neste instante &ue o ciclo se repete.
0ormas de onda obtidas1
*m circuito muito usado comumente para o disparo de ,$;s é o oscilador de rela'ação com o *<= &ue é constituído de uma barra de material >2?" com uma porção lateral tipo >P? pr@'ima do centro. # região >P? é o emissor 01 e os e'tremos da barra as bases >A3? e >A8?.
0a1 estrutura física 0b1 símbolo 0c1 circuito e&uivalente 0d1 pinagem ste dispositivo é formado por uma Bnica /unção P2 e possui tr!s terminais: C missor 01 D conectado ao material P altamente dopadoE
C Aases A3 e A8 D conectados +s e'tremidades do material 2" levemente dopado" &ue nada mais é do &ue uma resist!ncia &ue possui valores entre 4"FG a H"3IG.
$onsideremos o capacitor $= inicialmente descarregado e a fonte JAA desconectada do circuito. #p@s a cone'ão de JAA o capacitor começa a carregar-se e'ponencialmente até atingir a tensão da fonte.
n&uanto a tensão no capacitor não atingir o valor de Jp 0tensão de disparo1" a tensão no emissor 0igual a $=1 é menor &ue a tensão no ponto K" com isso o diodo est( reversamente polariado. Luando a tensão no capacitor $= passa a ser maior &ue a tensão no ponto K o diodo passa a conduir" pois estar( diretamente polariado" e assim o *<= passa a emitir o pulso de disparo.
$om a condução do *<= uma grande &uantidade de portadores do emissor são in/etados na barra de material 2. Msso permite a redução da resist!ncia entre o emissor e a base 3" este efeito é chamado de resist!ncia vari(vel 0rn1. m conse&u!ncia disto a corrente M aumenta" isto far( crescer o nBmero de portadores na barra 2. Percebe-se &ue o aumento de um fa aumentar o outro" isto permanecer( até ocorrer a saturação de portadores na região da base. 2este instante a corrente para de aumentar" o capacitor
cessa a descarga e o *<= para de conduir.
%epois do corte do *<= o capacitor volta a en'ergar o resistor = e a fonte JAA" carregando-se até atingir novamente Jp" reiniciando todo processo. #s formas de onda de J" JA3 e JA8 são mostradas na figura a seguir.
2o circuito a ser montado no e'perimento não utiliaremos o *<=" mas sim o P*= &ue é um *<= program(vel" ou se/a" podemos determinar as resist!ncias de base internas através do gate do dispositivo" entretanto o funcionamento é o mesmo.
Objetivo:
%esenvolver um circuito retificador de onda completa semi-controlado em ponte para operar com tensão de entrada de 38FJ #$ e tensão de saída de N a 3NNJ %$.
Material Utilizado: • 3 Protoboard • 3 ultímetro %igital • 3 ultímetro #nal@gico • 3 Oscilosc@pio • 3 Iit de )mpada
• 3 =ransformador - ntrada: 38FJ ,aída: 3QJ • 3 =ransformador de Pulso • 3 usível • 3 Ponte etificadora • 3 %iodo Rener - 324F48 • S esistores: 3 de 3NN T 3 de 3Q UT 3 de 8"F UT 3 de 3QN UT 8 de 88 UT • 3 Potenciômetro de 3NN UT • 3 $apacitor de 3QN n • 3 P*= - 82SN8V • 8 ,$;s - A=3Q3 • 9 %iodos etificadores - 324NNF Procedimento Experimental: 1 E!"uema do circuito:
O es&uema do circuito usado para a realiação do e'perimento foi sugerido pelo professor em laborat@rio" ve/a o es&uema a seguir:
# $imen!ionamento do circuito de di!paro:
Primeiramente foram calculados os componentes do oscilador de rela'ação de acordo com os valores dese/ados na saída" não es&uecendo de dimensionar o diodo ener e o resistor de ener de forma ade&uada para o bom funcionamento do circuito" assim foram obtidos os seguintes valores:
W 3V UT 3W 8W 88 UT
P W SN UT $ W 3QN n R W 3NN T % W 324F48
Os valores acima foram calculados através de algumas formulas específicas de circuitos osciladores de rela'ação" lei de ohm etc. $omo sabemos &ue o nosso Jdc dese/ado é de N a 3NNJ" e &ue a tensão da rede é 38F" logo calculamos o 5 da seguinte forma:
Vdc=Vmax .
(
1+cosα)
π =¿100=
127.
√
2.(
1+cosα)
π =¿cosα =0,74=¿ α =42,26°
#través do )ngulo α " calculamos o período mínimo de oscilação por regra de 9: 180°
42,26°=
8,3ms
x ms =¿ x=1,94ms
Para dimensionarmos o resistor e o potenciômetro necess(rios" foram escolhidos os resistores de base" calculamos o n e o Jp:
n= R1 R1+ R2= 22k 22k +22k = ¿n=0,5 Vp=n.Vbb+0,7=¿0,5.12+0,7=6+0,7=¿Vp=6,7 % Vv=1V T = R .C .ln Vcc−Vv Vcc−Vp=¿ln 12−1 12−6,7=l n
(
2,07)
=0,72 C =150nF$om os valores de Jp e ln calculados e o valor do capacitor escolhido" calculamos o resistor e o potenciômetro: Tmin= R . C .0,72=¿ R=1,94. 10 −3 108. 10−9 =¿ R≅18kΩ Tmax=
(
R+ P)
. C .0,72=¿(
R+ P)
=8,3. 10 −3 108. 10−9 =¿(
R+ P)
=76,85kΩ=¿ P≅60kΩ#p@s dimensionarmos o circuito oscilador" partimos para o dimensionamento do diodo ener e o resistor de ener" de acordo com os valores dese/ados" como usaremos uma tensão de 38 J para alimentarmos o oscilador" foi escolhido um diodo ener de 38J e 3 G para o circuito" o ener 324F48 e para calcularmos o resistor de ener foi necess(rio calcular a corrente &ue iria atravessar o mesmo:
IRz= Iz+ Iosc+ Ibb
Para o calculo do M devemos escolher uma corrente de operação entre 3X9 e 8X9 da fai'a" entre corrente m('ima e mínima" calculadas através da P:
Pz=U . Izmax=¿ Izmax= 1
12=¿ Izmax=83mA
Izmax=10. Izmin=¿ Izmin=8,3mA
Iz=40mA
Para o calculo do Mosc usamos a f@rmula a seguir: Iosc=Vcc−Vv
R = ¿
11
18k =¿ Iosc≅0,6mA
por ultimo calculamos o Mbb por lei de ohm" ve/a o calculo abai'o: Ibb= U
R1/ ¿ R2= 12
11k =¿ Ibb≅1,1mA
ntão ap@s os c(lculos das correntes" foi escolhida uma potencia em &ue o resistor de ener iria trabalhar" e assim terminamos os c(lculos do circuito:
IRz= Iz+ Iosc+ Ibb=40+0,6+1,1=¿ IRz=41,7mA
PRz= Rz . IRz2=¿ Rz= PRz IRz2 = 0,17 1747,24 .10 6= ¿ Rz≅100Ω
O teste do P*= é semelhante ao do ,$" entretanto" no P*= o gate é ligado + pastilha 2" ao contr(rio do ,$" &ue tem o gate ligado + pastilha P. Jerifica-se &ue s@ devemos
encontrar uma resist!ncia bai'a no teste &ue é a resist!ncia da /unção Y#=-#2O%O polariada diretamente. O multímetro anal@gico deve estar no calibre de %MO%O para
efetuarmos os testes acima.
( Monta)em e te!te do circuito de di!paro:
#p@s a montagem do circuito de disparo no protoboard foram medidas as formas de onda para detectar &ual&uer mal-funcionamento do circuito" começamos medindo a forma de onda no diodo ener e obtivemos a seguinte onda:
Jimos no oscilosc@pio &ue a tensão J W 38"4" apro'imadamente o valor escolhido. ais adiante medimos as formas de onda no capacitor e no catodo do P*= com a resist!ncia m('ima e mínima do potenciômetro" respectivamente:
02o capacitor1
02o catodo do P*=1
* Monta)em e te!te da etapa de pot+ncia:
#p@s medir as formas de onda no circuito de disparo" vimos &ue o mesmo estava funcionando" então montamos a etapa de potencia do circuito e medimos as tensões da l)mpada e as formas de onda nos ,$;s e obtivemos os seguintes resultados:
0inha amarela representa a forma de onda na carga" e a aul no ,$1
0Arilho ('imo1 0=ensão ('ima1
0inha amarela representa a forma de onda na carga" e a aul no ,$1 , $i!cu!!ão e -onclu!ão:
%epois de realiado o e'perimento" foi possível perceber &ue a tensão de saída do circuito não foi e'atamente a esperada" pois o circuito possuía uma fai'a de tensão de F"H + FS"F J" isto ocorreu devido a pe&uenas falhas no circuito de disparo /( &ue não podemos programar &ue o circuito atin/a perfeitamente o )ngulo alfa dese/ado e também
devido a perdas de pot!ncia no circuito em si. ntretanto os resultados saíram basicamente o esperado /( &ue não podemos e'igir um rendimento tão alto vindo de um
sistema monof(sico.
$oncluindo" ao se elaborar &ual&uer circuito deve ser levada em conta &ual&uer vari(vel" pois pode acontecer de &ue uma vari(vel &ue voc! considere despreível possa acabar sendo de grande import)ncia na configuração final deste circuito.
• https:XXZZZ.google.com.brXurl[ saWt\rctW/\&W\esrcWs\sourceWZeb\cdW8\cadWr/a\vedWN$%L/ #A\urlWhttp]9#]8]8paginapessoal.utfpr.edu.br]8maia ]8=%$^%,O2^JM=O^]8Q8NN3.N9.NS.pdf]8at^doZnload ]8file\eiWYl$_*rF3%MF&U#frQo%#$Z\usgW#L/$2nvP3Pe8=f YKvYVG`v%cHFi,Z\bvmWbv.QF3QQ4SH"d.eGN • http:XXZZZ.ebah.com.brXcontentX#A###e&OM#YXmanual-pratico-teste-componentes-semicondutores[partW8