UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 1 - ET74C Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

Transcrição

1 UNIERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 1 ET74C Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes Aula 7 APLICAÇÕES COM O DIODO Curitiba, 24 março de CONTEÚDO DA AULA 1. REISÃO: Zener e Led 2. CEIFADOR 3. GRAMPEADOR 4. MULTIPLICADOR 5. APLICAÇÃO DO DIODO 1. Tensão de auto indução 2. Inversão de polaridade 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 2 1

2 1Revisão: curva característica ZENER Região de ruptura Z, BR,R tensão zener tensão breakover tensão de ruptura Região de saturação Efeito zener: rompimento das ligações covalentes no semicondutor e depende do grau de dopagem do material semicondutor. Efeito de avalanche: o aumento da tensão reversa sobre o diodo também a um Corrente de Is aumento da saturação IZmin velocidade das Símbolo cargas elétrica. Colisões entre portadores A K e a rede cristalina produz energia suficiente para libertar elétrons da camada de valência IZmax que também é acelerado libertando outros elétrons, resultando em uma 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo reação em cadeia. 3 3 K A 1Revisão: Modos de operação (Boylestad p.63) Polarização Reversa 1) Se a tensão de operação (op) estiver entre 0 e z. 0 < op < z Funciona como uma chave aberta. 2) Se a tensão de operação (op) for maior que a tensão de zener (z). op > z z Funciona como uma fonte de tensão de módulo z. Polarização Direta REGULADOR DE TENSÃO Funcionamento semelhante ao do diodo semicondutor. 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 4 2

3 1RevisãoCircuito como Regulador de Tensão cc It Rs z, Pz 1 Iz IL RL Rs= resistor limitador RL= carga z= tensão de zener Pz=potência máxima de zener Admitindo que L=12 = op seja maior que z: I L L Z R L L 2 R t S I I L CC I t I Z Z Supondo que a corrente Iz seja 10% da corrente Izmax I I Z max Z Pz z 0,1. I Z max 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 5 1Revisão: diodo emissor de luz LED Dispositivo optoeletrônico que é formado por materiais semicondutores cristalinos. A junção PN que ao ser diretamente polarizada, há a emissão de energia na forma de luz visível fóton. chanfro catodok terminal comprido anodoa Especificações do LED: 1TENSÃO DIRETA 2CORRENTE DIRETA ADOTASE: *led cristalino: led = 2 Iled= 20mA *led alto brilho: led = acima de 3: Iled >20mA 3TENSÃO MÁXIMA INERSA Este parâmetro é um valor baixo e portanto não pode ser conectado diretamente em CA!!!!!! Semiciclo negativo 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo polariza reversamente 6 3

4 2Circuitos Ceifadores & Grampeadores Circuitos que usam o diodo para modificar a forma de onda do sinal de entrada. Conforme a polarização do diodo, parte do sinal de entrada pode ser mantida: a parte superior, inferior ou entre níveis. CEIFADOR: cortam parte do sinal de entrada. a) série GRAMPEADOR: fixa o sinal de entrada a uma tensão de referência. a) b) paralelo b) 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 7 Boylestad, seção 2.9 e Circuito Ceifador Série Série o diodo está em série com o resistor de carga. a) 0 t b) c) 0 31Ago16 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 8 t 4

5 2Circuito Ceifador Série com fonte DC a) Diodo ideal Boylestad fig. 2.70, p.55 t1 t Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 9 2Ceifador Paralelo Paralelo diodo está em um ramo paralelo à carga. a) Diodo ideal RL a1) Modelo j simplificado 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 10 5

6 2Ceifador Paralelo Diodo ideal b) b1) 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 11 2Ceifador Paralelo com fonte DC p p vo p vo p Forma final da tensão de saída vo 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 12 6

7 3 Revisão de carga e descarga do capacitor De modo genérico, o circuito grampeador adiciona uma componente contínua e constante ao sinal de entrada, ou seja, grampeia (fixa) o sinal de entrada a uma tensão de referência. Nesse tipo de circuito há a presença do capacitor como o componente responsável pela adição da tensão na carga. Tal efeito ocorre pela carga do capacitor. 1 vc 2 Q / C RC O valor de R e C devem ser escolhidos de forma que a constante de tempo = RC seja grande o suficiente para assegurar que o capacitor não se descarregue durante o intervalo em que o diodo não está conduzindo. 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 13 3Funcionamento do Grampeador A) Intervalo de 0 a T/2 B) Intervalo de T/2 a T i) O capacitor carregase rapidamente com volts, pois R está curtocircuitada. ii) Portanto, a tensão de saída (vo) nesse intervalo é zero volt. C)Forma de onda final consideração: i) LKT v0 = 0 vo = 2 O sinal de saída ficou grampeado em 0volt, para o intervalo de 0 a T/2. No restante do intervalo, manteve a mesma excursão total da entrada (2). 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 14 7

8 3Roteiro para a análise do funcionamento 1Inicie a análise de circuitos grampeadores, considerando a parte do sinal de entrada que polariza o diodo diretamente. 2Durante o período que o diodo está no estado ligado, assumir que o capacitor se carrega instantaneamente a um nível de tensão determinado pelo circuito. 3Assumir que, durante o estado desligado, o capacitor mantém o nível de tensão previamente estabelecido. 4Durante toda a análise, focar na polaridade dos elementos envolvidos, a fim de assegurar a corretude da análise e os níveis apropriados para a tensão de saída (vo) foram obtidos. 5Regra geral de que a excursão total da saída deve estar de acordo com a excursão do sinal de entrada. Admitese que o período de descarga é 5. Esse valor deve ser superior ao período de análise. 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 15 3Quadro resumo Grampeador a) b) vin vo vo c) d) e) f) 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 16 8

9 4Circuitos Multiplicadores Uma etapa importante das fontes de alimentação, inversores, geradores de tensões muito altas (MAT), eletrificadores e outros equipamentos é a que faz a retificação e eventualmente a multiplicação da tensão, para que ela atinja valores mais elevados do que os disponíveis na aplicação. Podese multiplicar tensões alternadas, obtendo tensões contínuas de valores muito mais altos usando apenas componentes passivos como diodos e capacitores. As configurações de dobradores, triplicadores ou ainda multiplicadores por um fator inteiro positivo, são bastante comuns em fontes de alimentação de muitos aparelhos eletrônicos. 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 17 4Dobrador Dobrador de onda completa: 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 18 9

10 5.1Proteção contra tensão reversa Usado para auxiliar na extinção da tensão induzida em bobinas CC durante a abertura dos seus contatos. Força contra eletromotriz FCEM B rb Rdc A Cuidados no teste de continuidade da bobina: req= rb//rdc em condições normais de funcionamento. a) OM em A e em B b) OM em A e em B req= rb//rdc = Rdc se a bobina estiver rompida?? 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo Tensão de auto indução FCEM N z S N N z 24 Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 20 S S d dt B 10

11 5.2Proteção contra inversão de polaridade Exercícios sobre o assunto: Boyletad, cap 2: pag. 75, seção 2.6 pag. 77, seção 2.9 pag. 78, seção Mar 17 AT07 Aplicações com o diodo 21 11