Circuitos retificadoresIntroduoA tenso fornecida pela concessionria de energia eltrica alternada ao passo que os dispositivos eletrnicos operam com tenso contnua. Ento necessrio retific-la e isto feito atravs doscircuitos retificadores que convertem corrente alternada em corrente contnua.Temos os retificadores monofsicos para uso em aparelhos eletrnicos de um modo geral e os retificadores polifsicos para uso em circuitos industriais de alta potncia.Destacaremos neste curso os trs tipos de retificadores monofsicos que so:I Retificador de meia onda.II Retificador de onda completa utilizando transformador com derivao central.III Retificador de onda completa em ponte.I Retificador de meia ondaO diodo tem a caracterstica de conduzir corrente somente num sentido e devido a esta caracterstica unidirecional, o mesmo utilizado para retificar.O diodo ideal com polarizao direta comporta como uma chave fechada e com polarizao reversa comporta como uma chave aberta.O diodo tem resistncia direta muito baixa e resistncia reversa muito alta.

Funcionamento do circuitoPara o ponto A positivo em relao aB, o diodo est polarizado diretamente e conduz.A corrente circula deA atBpassando pelo diodo eRL.Para o ponto A negativo em relao aB, o diodo est polarizado inversamente e no conduz. Tem-se corrente em RL somente nos semiciclos positivos de entrada.Os semiciclos positivos passam para a sada e os semiciclos negativos ficam no diodo.A freqncia de ondulao na sada igual freqncia de entrada.O retificador de meia onda tem baixa eficincia.Formas de onda considerando um diodo ideal

VCC = VP / ouVCC = 0,45 . Vef .VCC o valor mdio da tenso contnua em RL.VP o valor de pico da tenso sendo.Vef o valor eficaz ou rms da tenso alternada de entrada.IL = VCC / RLeID = ILIL o valor mdio da corrente em RL e ID o valor mdio da corrente no diodo.IP = VP / RLsendoIPo valor de pico da corrente.Tenso eficaz em RL = VP / 2mas a tenso eficaz na entrada PIV = -- VPsendo PIVo pico inverso de tenso no diodo.Nota: O diodo deve suportar uma tenso inversa maior do que PIV e uma corrente direta maior que ID.As especificaes para o diodo 1N4007 soIF = 1AeVR max = 1000VEste diodo suporta uma corrente direta de 1A e uma tenso reversa de 1000V.

I-1)Sendo a o valor eficaz da tenso VAB = 18 V,RL = 470 ohms, determine:VCC = 8,1 VIL = 17,2 mAID = 17,2 mAIP = 54 mAPIV = - 25,4 VInvertendo o diodo, a tenso de sada ser negativa.O diodo conduz os semiciclos negativos. Os semiciclos positivos ficam no diodo.

II Retificador de onda completa utilizando transformador com derivao central.

Funcionamento do circuito.Este circuito tambm denominado de retificador de onda completa convencional.H uma defasagem de 180 entre as tenses de sada do transformador, VA e VB.As tenses VA e VB so medidas em relao ao ponto C(0V ).Quando A positivo, B negativo, a corrente sai de A passa por D1 e RL e chega ao ponto C.Quando A negativo, B positivo, a corrente sai de B passa por D2 e RL e chega ao ponto C.Para qualquer polaridade de A ou de B a corrente IL circula num nico sentido em RL e por isto, a corrente em RL contnua. Temos somente os semiciclos positivos na sada.A freqncia de ondulao na sada o dobro da freqncia de entrada.Formas de onda considerando diodo ideal

VCC = 2.VP / ouVCC =0,9.VefVCC o valor mdio da tenso contnua em RL.VP o valor de pico da tenso.Vef o valor eficaz da tenso de entrada (Vef = VAB / 2)IL = VCC / RLeID = IL / 2.IL o valor mdio da corrente em RL eID o valor mdio da corrente nos diodos.IP=VP / RLondeIP o valor de pico da corrente.Tenso eficaz de sada =Tenso eficaz de entrada = VP /O PIV nos diodos o pico negativo da tenso VAB.

II-1)Sendo a o valor eficaz da tenso VAB = 18 V,RL = 470 ohms, determine:VCC = 8,1 VIL = 17,2 mAID = 8,6 mAIP = 27 mAPIV = - 25,4 VInvertendo os dois diodos, a tenso de sada ser negativa.Os diodos D1 e D2 conduzem os semiciclos negativos de A e de B para a sada.

III Retificador em ponte

Funcionamento do circuito.O retificador em ponte dispensa o uso do transformador com tomada central. Com isto, pode-se ter um retificador de onda completa ligado diretamente rede eltrica.Quando A positivo em relao a B, a corrente sai de A passa por D1, RL, D3 e chega ao ponto B.Quando A negativo em relao a B, a corrente sai de B passa por D2, RL, D4 e chega ao ponto A..Conduzem somente dois diodos de cada vez.Quando o ponto A positivo D1 e D3 conduzem.Quando o ponto A negativo D2 e D4 conduzem.Para qualquer polaridade de A ou de B a corrente IL circula num nico sentido em RL e por isto, a corrente em RL contnua. Temos somente os semiciclos positivos na sada.A freqncia de ondulao na sada o dobro da freqncia de entradaFormas de onda considerando diodo ideal

VCC = 2.VP / ouVCC =0,9.VefVCC o valor mdio da tenso contnua em RL.VP o valor de pico da tenso e.Vef o valor eficaz ou rms da tenso de entrada (Vef = VAB)IL = VCC / RLeID = IL / 2.IL o valor mdio da corrente em RL eID a Corrente mdia nos diodos.O valor de pico da correnteIP=VP / RL.Tenso eficaz de sada =Tenso eficaz de entrada = VP /O PIV nos diodos o pico da tenso VAB.PIV = VAB.Nota: Desprezou-se 1,4V de queda de tenso nos diodos.Tem-se uma queda de 1,4 V visto que conduzem 2 diodos ao mesmo tempo.III-1) Sendo a o valor eficaz da tenso VAB = 30 V,RL = 820 ohms, determine:VCC = 27 VIL =33 mAID = 16,5 mAIP = 51,6 mAPIV = 42,3 VInvertendo os quatro diodos, a tenso de sada ser negativa.Quando A positivo em relao a B, a corrente sai de A passa por D4, RL, D2 e chega ao ponto B.Quando A negativo em relao a B, a corrente sai de B passa por D3, RL, D1 e chega ao ponto A..Quando o ponto A for positivoD2 e D4 conduziro.Quando o ponto A for negativo D1 e D3 conduziro.

Filtros para fontes de alimentaoA ondulao na sada do circuito retificador muito grande o que torna a tenso de sada inadequada para alimentar a maioria dos circuitos eletrnicos. necessrio fazer uma filtragem na tenso de sada do retificador. A filtragem nivela a forma de onda na sada do retificador tornando-a prxima de uma tenso contnua pura que a tenso da bateria ou da pilha.A maneira mais simples de efetuar a filtragem ligar um capacitor de alta capacitncia em paralelo com a carga RL e normalmente, utiliza-se um capacitor eletroltico.A funo do capacitor reduzir a ondulao na sada do retificador e quanto maior for o valor deste capacitor menor ser a ondulao na sada da fonte.Filtro a capacitor para retificador de meia onda.

No semiciclo positivo o diodo conduz e carrega o capacitor com o valor de pico (VP) da tenso. Assim que a tenso de entrada cair a Zero, o diodo pra de conduzir e o capacitor mantm-se carregado e descarrega lentamente em RL. Quando a tenso de entrada fica negativa (semiciclo negativo) o diodo no conduz e o capacitor continua descarregando lentamente em RL. O capacitor recarrega 60 vezes por segundo.O capacitor carrega de Vmin at VP e neste intervalo de tempo () o diodo conduz.O capacitor descarregar de VP at Vmin e neste intervalo o diodo no conduzir.A Forma de onda na sada est mostrada abaixo.

O voltmetro de tenso contnua indica o valor mdio da tenso medida.Aumentando o capacitor, a tenso de ondulao (Vond) diminui e VCC aumenta.Aumentando a corrente IL, a tenso de ondulao (Vond) aumenta e VCC diminui.Se Vond tende a zero, a tenso de sada tende ao valor de pico.VCC = VP para Vond = 0V).Desligando RL, IL ser0A, o capacitor no descarrega e tem-se Vond = 0V .Para se ter Vond com um valor baixo ao aumentar IL deve-se aumentar o valor do capacitor.O retificador de meia onda, com filtro a capacitor, inadequado para alimentar circuitos que exigem um valor alto de corrente, pois alm de se utilizar um valor muito alto para o capacitor, o diodo fica sobrecarregado ao conduzir toda a corrente do circuito alimentado.

O pico inverso de tenso no diodo o dobro da tenso de pico.PIV = --2VPO capacitor aumenta a tenso inversa no diodo devido a que o mesmo permanece carregado quando o diodo no estiver conduzindo.

Exerccios de fixao1) Sendo VAB =18Vef, C=1000F, IL = 180 mA, retificador de meia onda, determine:Resp:V ond = 3 VVP = 25,4 VV min = 22,4 VVCC = 23,9 VPIV = - 50,8 VVond = I / ( f.C )=>Vond = 180mA / (60Hz . 1000F)V ond = 180 .10-3/ (60.1000.10-6) =180 .10-3/ 60.10-3Vond = 3 VVP = 18 . 1,41 = 25,4 VV min = VP Vond=> V min = 25,4V 3VV min = 22,4 VVCC = VP (Vond/2)=> VCC = 25,4V (3 /2)VCC = 25,4V 1,5VVCC = 23,9 VPIV = -- 2VPPIV = -- 50,8 V2) Sendo VCC = 12 Volts, IL = 300 mA, Vond = 2 V, retific. de meia onda determine:O capacitor e o valor eficaz da tenso alternada na sada do transformador.Resp:C = 2500FVAB = 9,2 VefSoluo:Vond = i / (f .C)=>C =I / (f .Vond)=> C = 300mA/ (60Hz . 2V)C = 300 .10-3/ (60 . 2)=>C = 300 .10-3/120=> C = 2,5 .10-3F=>C = 2500 .10-6FC = 2500FVCC = VP -- (Vond / 2VP = VCC + (Vond / 2)=>VP = 12V +1V = 13VVef = VP /1,41=> Vef = 13V / 1,41Vef = 9,2 VentoVAB = 9,2 VefVAB a tenso eficaz ou rms no secundrio do transformador.Filtro a capacitor para retificador de onda completa

FuncionamentoA filtragem para o retificador de onda completa mais eficiente do que para o retificador de meia onda. Em onda completa o capacitor ser recarregado 120 vezes por segundo. O capacitor descarrega durante um tempo menor e com isto a sua tenso permanece prxima de VP at que seja novamente recarregado.Quando a carga RL solicita uma alta corrente necessrio que o retificador seja de onda completa.

As equaes para onda completa so as mesmas utilizadas para meia onda, no entanto, a freqncia de ondulao para onda completa de 120 Hz.VCC = VP Vond / 2VCC o valor mdio da tenso contnua na sada.VP o valor de pico da tenso no capacitor (no foi considerada a queda de tenso nos diodos).Vef o valor eficaz da tenso de sada do transformador (VAB)Vond = IL / ( f .C)sendof = 120 Hz para onda completaVond a tenso de ondulao ou de ripple na sada. Quanto menor Vond, mais prxima de uma tenso contnua ser a tenso de sada.IL a corrente em RLf a freqncia de ondulao na sada e igual a 120 Hz para onda completa.C o valor do capacitor em FARADS ( 2200 F = 2200 . 10--6F)Se Vond tende a zero, a tenso de sada tende ao valor de pico.VCC = VP para Vond = 0V .Sem RL, a corrente IL ser 0A, o capacitor no descarregar e tem-se Vond = 0V.Exerccios1)Sendo IL = 1,5 A,VAB = 30 Vef,C = 220010-3F, determine:Resp:Vond = 5,7 VVCC = 39,5 V2) Sendo IL = 500 mA, VCC = 12V, Vond = 2V, determine o valor do capacitor e da tenso de sada do transformadorC = 2083F(O valor comercializado mais prximo de 2200F)VAB = 9,2 VefFormas de onda na sada para uma filtragem em meia onda e em onda completa.

Filtro a capacitor para retificador de onda completaExerccios.1)SendoIL = 600 mA,C =1000F,VAB = 18 Vef, determine:Resp:Vond = 5 VVCC = 10,2 V2) Sendo IL = 300 mA,VCC = 20V, Vond = 2,5 V, determine o valor do capacitor e da tenso de sada do transformador.Resp:C = 1000FVAB = 30 VefConsideraesPara os circuitos retificadores com filtro a capacitor estudados desconsiderou-se a queda de tenso nos diodos que de aproximadamente 0,7V para diodos de Silcio.No retificador de meia onda e de onda completa convencional, o pico de tenso no capacitor o pico de tenso de entrada menos 0,7V isto ,-- 0,7V. Conseqentemente o valor de VCC ser 0,7V abaixo do valor calculado.No retificador em ponte diminui-se 1,4V visto que dois diodos conduzem ao mesmo tempo-- 1,4VVpa tenso de pico no capacitor de filtro.Para uma tenso de ondulao muito pequena como o que exigido pelos circuitos pr-amplificadores de udio, transmissores de RF, circuitos digitais etc, deve-se utilizar um circuito regulador de tenso na sada do retificador com filtro.Abaixo, tem-se o diagrama em blocos de uma fonte de alimentao com tenso de sada regulada.

Exemplo de uma fonte regulada com uma tenso de +5Vna sada.O transformador abaixa a tenso alternada de 127V (rede eltrica) para 7,5V. Os diodos retificam esta tenso alternada de 7,5V. A sada dos diodos uma tenso contnua pulsante. O capacitor C de 2200F filtra esta tenso pulsante e a torna mais prxima de uma tenso contnua pura.O regulador de tenso (7805) estabiliza a tenso de sada em 5V. A tenso de sada praticamente igual a uma tenso contnua pura de 5V onde Vond = 0V.

Para uma tenso de+12V na sada, troque o 7805 pelo 7812 e utilize o retificador em ponte como mostrado abaixo.

Fonte simtrica com tenso de sada NO-REGULADA.

Tem-se dois diodos conduzindo simultaneamente e assim que conduzem carregam C1 e C2 com a tenso de pico.Para A positivo em relaoaBconduzem D1 e D3.Para A negativo em relao aBconduzem D4 e D2.C3 e C4 eliminam os rudos de RF (radiofreqncia).Outra maneira de desenhar o circuito da fonte simtrica acima.

Fonte simtrica com tenso de sada REGULADA.

Nos reguladores 78XX, o pino 1 a entrada e o pino 2 o comum (ligado ao terra).Nos reguladores 79XX, o pino 2 a entrada e o pino 1 o comum (ligado ao terra).Opino 3 a sada tanto para o 78XX quanto para o 79XX.Fonte regulada e ajustvel de 1,25V a 16,5V com o LM317