aula05

Eletrônica Básica
Aula05: Retificadores - Retificador de Onda Completa com Center Tap - Ponte
Bibliografia: Microeletrônica - Vol.1 Sedra e Smith e Eletrônica Vol 1 - Malvino

Os circuitos retificadores de onda completa são mais eficientes que os de meia onda pois usam o semi ciclo negativo da tensão da rede. Existem dois tipos de retificadores de onda completa:

Com Center Tap
Para esse tipo de retificador, obrigatoriamente é preciso usar transformador com a tomada central (Tap) no secundario para obter duas tensões de mesma amplitude e defasadas de 180 graus.
No circuito da Fig01a, no semiciclo positivo conduz o diodo D1 e D2 está aberto. No semiciclo negativo conduz D2 e D1 corta. A Fig01b mostra as formas de onda no secundário do transformador e na carga considerando que a tensão que alimenta o retificador é senoidal e de de valor de pico V_P.


( a )	( b )
Figura 1: ( a ) Circuito do retificador de onda completa com center tap ( b ) Tensão de entrada do retificador

Se a entrada do retificador é alimentada por uma tensão senoidal Ve=V_P.senwt então

A tensão de pico inversa máxima que estará submetido cada diodo vale 2V_M (V_M é o valor de pico da tensão em cada metade do secundário)

Dimensionamento do diodo: V_RRM > 2.V_M I_AV > I_DC /2 (I_DC é a corrente média na carga )

V_RRM= máxima tensão de pico inverso que pode suportar
I_AV= máxima corrente continua (media) que o diodo suporta

As figuras a seguir mostram a condução no semiciclo positivo (vermelho) e negativo (Azul). No semiciclo positivo o diodo D1 conduz e o diodo D2 corta.

Figura 02: Retificador de onda completa com center tap - condução no semiciclo positivo (vermelho)

No semiciclo negativo conduz o diodo D2 e corta o diodo D1, mas o sentido da corrente na carga não muda.

Figura 03: Retificador de onda completa com center tap - condução no semiciclo negativo (azul)

Considere que no circuito da Figura 1 o secundário é de 12V+12V, isto é, entre a tomada central e cada extremidade a tensão é 12V, com uma carga de 50 Ohms. Dimensione os diodos usados.

O Valor de pico da tensão de entrada é: Vp=1,41x12 = 17V, portanto a máxima tensão reversa a que estará submetido cada diodo é 34V, logo o diodo deve ter V_RRM > 34V

Logo o diodo deve ter: I_AV > 104mA podendo ser usado qualquer diodo da tabela 2

1. Abra o arquivo (open the file) EXP04.CIR e identifique o circuito da Figura 3. O transformador tem uma relação de transformação de 10:1, isto é , a tensão de saída é 10 vezes menor que a de entrada no primário (155Vpico). Considerando esses valores calcule a tensão media na carga e anote o valor.

2. Execute uma analise transiente e anote as fo. Considerando a relação de espiras entre o secundário e o primário igual a 0,1 calcule a tensão média na carga usando a expressão ( 2 ).

Obs: Se aparecer a mensagem "Missing Model statement", basta dar duplo clique no diodo e escolher um dos diodos da lista (1N4001).

Figura 3: Retificador de onda completa com Center Tap

1. O que acontece com a tensão média na carga se for colocado um capacitor em paralelo com a carga ? A tensão aumenta. Para comprovar abra o arquivo EXP05 e identifique o circuito da Figura 3 a seguir. Ative-o anotando as formas de onda e o valor médio da tensão na carga para cada valor de capacitor.
Obs: Se aparecer a mensagem "Missing Model statement", basta dar duplo clique no diodo e escolher um dos diodos da lista (1N4001).

Figura 04: Retificador de onda completa com Center Tap com Filtro capacitivo

V_DC = ___________(Medido) ripple(estimado)=__________ ripple(medido)=__________

A Figura 06 mostra outro retificador de onda completa chamado de retificador em ponte. No circuito em ponte, em principio, não existe necessidade de transformador a não ser que exista a necessidade de transformar a tensão de entrada.

Figura 05: Retificador de onda completa em ponte ( a ) circuito ( b ) tensão de entrada

No semiciclo positivo (azul) da tensão de entrada, Ve, conduzem os diodos D1 e D4 enquanto os diodos D2 e D3 estão polarizados reversamente.É importante observar que existem dois diodos no caminho da corrente, portanto a tensão na saida (em RL) será Ve-1,4V, desta forma para tensões de entrada abaixo de 1,4V não há tensão na carga.

Figura 06: Retificador de onda completa em ponte - Condução no semiciclo positivo

No semiciclo negativo (vermelho) conduzem D2 e D3 enquanto D1 e D4 estão cortados. Observe que a corrente na carga terá o mesmo sentido que anteriormente.

Fig07: Retificador de onda completa em ponte - Condução no semiciclo negativo

A máxima tensão de pico inversa que cada diodo deve suportar é aproximadamente -Vp, onde Vp é o valor de pico da tensão senoidal de entrada.

A figura a seguir mostra as formas de onda de entrada e na carga para uma tensão de entrada de 10V de pico. Observe a perda de tensão ao longo do caminho da corrente.

Para o circuito em ponte deve ser descontado a queda de tensão de dois diodos ao longo do caminho da corrente, portanto a tensão media na carga será calculada por:

O diodo deve ser dimensionado em função da corrente media e máxima tensão reversa. Para esse circuito a máxima tensão reversa que o diodo será submetido é V_p, PORTANT:

e a corrente continua por diodo é igual a metade da corrente continua na carga, o diodo deve ter no mínimo capacidade de:

O retificador em ponte pode ser construído com 4 diodos separados ou com os 4 diodos em um mesmo invólucro, Figura 9.

Exercício resolvido: Considere que no circuito da Figura 5 a tensão de entrada é de 50V, com uma carga de 50 Ohms. Dimensione os diodos usados.

A máxima tensão reversa por diodo é 70,5V, portanto da tabela II só podem ser usados os diodos 1N4002 e 1N4003.

A figura a seguir mostra uma animação indicando o sentido da corrente no circuito em cada semi-ciclo da tensão de entrada para diodo real.

Figura 10: Animação mostrando o sentido da corrente em cada diodo para diodos reais

1. Abra o arquivo (open the file) EXP06.CIR e identifique o circuito da Figura 11. Execute uma analise transiente. Anote a forma de onda na carga e meça o seu valor médio para os valores de capacitores dados.

V_DC = ___________(Medido) ripple(estimado)=__________ ripple(medido)=__________

Obs: Se aparecer a mensagem "Missing Model statement", basta dar duplo clique no diodo e escolher um dos diodos da lista (por exemplo:1N4001).