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

Retificadores  

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:

Retificador com Center Tap e Retificador em Ponte.

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 VP.

( 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=VP.senwt então

A tensão média na carga é dada por

Obs: VM=valor maximo=Vp=valor de pico

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

Dimensionamento do diodo:  VRRM >  2.VM        IAV > IDC  /2     (IDC é a  corrente média na carga )

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

Funcionamento

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)

Exercício resolvido

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.

Solução:  

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     VRRM >  34V

A tensão media na carga vale:

e portanto a corrente media na carga vale: e a corrente por diodo

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

 

Experiência  04   - Retificador de Onda Completa com Center Tap

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

 

VDC = ___________(Calculado )                         VDC = ___________(Medido )

2. Conclusões:

Experiência  05   - Retificador de Onda Completa com Center Tap com Filtro

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

 

 

 

C=22uF  

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

C=220uF  

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

 

2. Escreva as suas conclusões baseado nas medidas e observações:

Retificador de Onda Completa em Ponte

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.


                                                 ( a )                                                                                                     ( b )

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

A operação é como segue:

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.

Figura 08: Formas de onda da tensão de entrada  e carga

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:

onde Vp  é o valor de pico da tensão de entrada (Ve).

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 Vp, PORTANT:

VRRM>Vp

Como a   corrente continua na carga é dada por:

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.

 


Figura 9: Pontes retificadoras como componentes  

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.

O valor de pico da tensão de entrada é:

portanto  valor de pico da tensão na saída é  70,5-1,4V= 69,1V

A tensão media na carga vale:

E a  corrente media na carga:  ICC=44V/50 Ohms=880mA=0,88A.

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

Animação

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

Experiência  06   - Retificador de Onda Completa em Ponte

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.

C=22uF  

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

C=220uF  

VDC = ___________(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).

Figura 11: Retificador de onda completa em ponte com diodos

 

2. Escreva as suas conclusões baseado nas medidas:

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