CIRCUITOS COM DIODOS: RETIFICADORES J.R. Kaschny

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1 CIRCUITOS COM DIODOS: RETIFICADORES J.R. Kaschny

2 INTRODUÇÃO Recorano: O ioo é u ispositivo que perite a passage e corrente elétrica e ua única ireção, iealente coportano-se coo u curto circuito ou u circuito e aberto. Polarização Direta Polarização Reversa Ieal Real I I b R ( ) b R I s I s >

3 Os ioos poe ser baseaos e: notação a. Efeito teroiônico: válvulas eletrônicas. (atualente pouco cou) b. Seiconutores: ioo e estao solio. (uso geral e be ifunio) Estes ispositivos poe se apresentar co iversos aspectos, tais coo: associação e ioos e ponte

4 A curva I típica estes ispositivos é: Características:.7 (Si);.3 (Ge).6 (Si);.5 (Ge) Zona I > I ax Zona P > P ax I s na (Si); µa (Ge) Especificações: I ax e ax Pico Pico repetitivo Oper. continua Pol. Dir. Toos parâetros são influenciaos pela teperatura. Pol. Rev. Ponto quiescente Q ( Q, I Q ) P Q I Q. Q Reta e carga Zona > ax Moelo Linear

5 RETIFICADOR DE MEIA-ONDA aos analisar a operação e u ioo e regie alternao, forano u circuito tipicaente chaao e retificaor e eia-ona. Nesta prieira analise consiereos u carga puraente resistiva, R, ou seja: co one sen ( ωt) ω.f e ω.t sen ( )

6 Nesta aplicação o ioo eve suportar: corrente ireta áxia: Iax > ( )/R tensão reversa áxia: ax > Aotano % coo arge e segurança, escolheos u ioo co: corrente ireta áxia: Iax. ( )/R tensão reversa áxia: ax. one Iax e ax são os valores e operação con tinua (ver tabela). Aicionalente: Ppico ( )/R placas e etálicas

7 FATOR DE ONDULAÇÃO (RIPPLE) De ua aneira geral, o fator e onulação, r, usualente chaao ripple, é efinio pela razão: r r(rms) A alor RMS a coponente CA alor éio o sinal Usualente, poeos ecopor o sinal,, e u tero éio (),, e u tero perióico (CA), CA, ou seja: one: + CA A r(rms) CA alor éio o sinal CA co ωt e ω f. Aqui excluíos regies ruiosos, one CA eixa e ser perióico. / Nestas integrais, o fator / correspone a integração sobre u ciclo e períoo T/f. Isto poe ser feito pois teos CA perióico!

8 RIPPLE NO RETIFICADOR DE MEIA-ONDA Neste caso tereos: pois r(rms) r(rms) ' sen ' para CA ' para < < sen ' 3 sen + ' Aqui ignoraos! Para copensar isto aotaos: ' ( - ).385 ( ) + ' ' + ' ' ' sen 4 Portanto obteos: r r(rms) /.9 ou seja, u ripple e.9% (%).

9 RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA (PONTE) (toos ioos iênticos) ou Assuino ua arge e confiabiliae e %, o ioo eve ser tal que: I ax. [( )/R] ax.

10 RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA (BIFÁSICO) (ioos iênticos) one ( ωt) sen Assuino ua arge e confiabiliae e %, o ioo eve ser tal que: I ax. [( )/R] ax. ( )

11 RIPPLE NO RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA Neste caso tereos: ' sen para ' para < < sen - sen r(rms) + 4 ' 3 ' Portanto obteos: sen ' ' + ou seja, u ripple e 48.4% (49%). sen 4 Aqui ignoraos! Para copensar... ' ' +.38 ' r r(rms) /.484 ' ', ' sen ponte bifásico sen

12 RETIFICADOR DE MEIA-ONDA COM CARGA RC Neste caso, eveos escolher u ioo tal que: ax > + ou, lebrano os %... ax. ( ) Coo poeos observar, na ilustração ao lao, a tensão sobre o resistor e carga possuirá u ripple be enor quano coparao co o circuito se o capacitor C. Sob este ponto e vista, a tensão sobre R se aproxia uito ais e ua tensão continua. Dizeos que C é u capacitor e filtro (na realiae teos u filtro Passa-Baixas). Portanto, iaginano as aplicações isto, vaos eterinar o valor este capacitor coo função o ripple esejao sobre a carga e o valor e R.

13 aos assuir as seguintes siplificações: Desprezaos, ao consieraros o eio ciclo positivo copleto. Copensaos isto, parcialente, consierano ua tensão e pico igual a -. Aproxiaos a curva corresponente a carga e escarga e C por segentos e retas. A tensão e carga áxia e C correspone a tensão e pico, -. Observano a ilustração ostraa acia, obteos: ( ) ( ) + k k k arcsen 3 ' arcsen arcsen sen e coo pois

14 ω.t ω.f ( ) ( ) ( ) ' ' k para para para k 3 CA r(rms) ( ) 3 r k r(rms)

15 A partir estas expressões, poeos euzir que: k + 3 r e r(rms) k r(rms) + r 3 r A corrente e C urante a escarga será, aproxiaaente, aa por: Q ' I one Q C e t' t' f tepo e escarga Assuino que o tepo e carga, t /.f, é uito enor que o tepo e escarga, ou seja, <<, tereos que t /f. Portanto, na eia obtereos: I C f R que e teros o ripple fornece: C 3 R f r

16 Para finalizar, vaos eterinar a corrente que circula através o ioo, ou seja: I D I R + I C [( )sen( ωt) ] [( )sen( ωt) ] I t D R R quano t + C t + C ω ( Deterinano a respectiva corrente áxia, teos: ax [( )sen( ωt) ] arctan C ω ω )cos( ωt) ( ) que facilente poeos coprovar que é realente u áxio, pois ( I D /t ) <, e aina que: I ax D ( ) C ω ( ) + one R C ω ψ ψ R C ω e portanto, levano e consieração os % e confiabiliae, eveos escolher u ioo tal que: ax I ax. I D... no ínio!!! ψ +

17 COMENTÁRIOS E geral os valores obtios para C são bastante elevaos - a ore e ilhares e µf s. Teno e ente que as iperfeições os capacitores fica be ais evientes e para capacitancias elevaas - e particular a inutancia serie,é recoenável associar e paralelo ao C u capacitor enor co capacitancia a ore e. µf. Para aplicações que necessite alta confiabiliae, não poupe no iensionaento os coponentes... Se possível!!!!! E geral aota-se, no calculo e C, r s (ripple) inferiores a 5%. Na prática aota-se coo valor e C, o obro o valor calculao teoricaente!!!! EXERCÍCIOS. Co base na presente aborage, efetuar o calculo e C, ax e I ax para o caso e u retificaor ona copleta co carga RC.. Coo ficaria a situação se acrescentásseos u inutor L e serie co o RC?

18 Referencias bibliográficas Dispositivos Eletrônicos e Teoria e Circuitos, Robert L. Boylesta e Louis Nashelsky, eitora Prentice-Hall o Brasil (). Teoria e Desenvolviento e Projetos e Circuitos Eletrônicos, Antonio M.. Cipelli e Walir J. Sanrini, Eitora Erica Lta. (98). Microelectronic Circuits, Ael S. Sera, Oxfor Series in Electrical Engineering, Oxfor University Press; 4th eition (997). Electronic Devices an Circuits, J. Millan, McGraw Hill (967).