Retificadores com filtro

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Eletrônica geral
Retificadores com filtro capacitivo
Introdução
As saídas dos retificadores são sinais contínuos, porém pulsados. Esse tipo de saída não interessa à
maioria dos circuitos eletrônicos que necessitam de tensão constante. Uma forma de converter o sinal
pulsado em constante e adicionar à saída do retificador um filtro.
Retificador de meia onda
Veja na figura abaixo o retificador de meia onda sem filtro e o respectivo sinal de saída.
Adicionando o filtro o sinal será melhorado, permitindo uma oscilação aceitável à maioria dos reguladores
de tensão, que veremos em seguida.
Analisando o circuito:
Tensão RMS da rede: 127VAC/60Hz
Relação de espiras: 10:1
Tensão limiar do diodo: 0,7V
Corrente máxima desejada na carga: 200mA
Calculando a tensão eficaz no secundário do transformador (V2).
V2 ÷ V1 = N2 ÷ N1
V2 ÷ 127V = 1 ÷ 10
V2 = 12,7V
Calculando a tensão de pico no secundário (VP).
VP = Vrms . √2
VP = 12,7V . √2
VP = 17,96V
Calculando a tensão de pico inversa (PIV)
PIV = VP
PIV = 17,96 V
Calculando a tensão de pico na carga (VP carga).
VP(carga) = VP – VD
VP(carga) = 17,96V – 0,7V
VP(carga) = 17,26V
Autor: Clodoaldo Silva – Filtros - revisão: 24out2012
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Calculando o capacitor para uma ondulação (Vond) na saída de 10%
Vond = 0,1 . VP
Vond = 0,1 . 17,26V
Vond = 1,73V
Dimensionando o capacitor para uma corrente de carga máxima de 200mA
Estabelecendo um ripple de 10% e sabendo que a frequência de ondulação (fond) de saída do retificador
de meia onda é 60 Hz, pode-se dimensionar o capacitor pela seguinte equação.
C = IDC ÷ (fond. Vond)
C = 0,2mA ÷ (60Hz . 1,73V)
C = 1927µ
µF
Calculando a tensão DC na carga (VDC). (indicada pelo voltímetro)
A tensão DC é o valor que indicaria um voltímetro ligado à carga.
VDC = VP(carga) – (Vond ÷ 2)
VDC = 17,26V – (1,73 ÷ 2)
VDC = 16,4V
Retificador de onda completa (ponte retificadora)
O retificador de onda completa em ponte é o mais usado na eletrônica, isso devido as suas vantagens se
comparado ao anterior.
Analisando o circuito:
Tensão RMS da rede: 127VAC/60Hz
Relação de espiras: 10:1
Tensão limiar do diodo: 0,7V
Corrente máxima desejada na carga: 200mA
Calculando a tensão eficaz no secundário do transformador (V2).
V2 ÷ V1 = N2 ÷ N1
V2 ÷ 127V = 1 ÷ 10
V2 = 12,7V
Autor: Clodoaldo Silva – Filtros - revisão: 24out2012
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Eletrônica geral
Calculando a tensão de pico no secundário (VP).
VP = Vrms . √2
VP = 12,7V . √2
VP = 17,96V
Calculando a tensão de pico inversa no diodo (PIV)
PIV = VP
PIV = 17,96 V
Calculando a tensão de pico na carga (VP carga).
VP(carga) = VP – 2.VD
VP(carga) = 17,96V – 1,4V
VP(carga) = 16,96V
Calculando o período de ondulação na carga.
T=1÷f
T = 1 ÷ 120Hz
T = 8,33ms
Calculando o capacitor para uma ondulação na saída de 10%
Vond = 0,1 . VP
Vond = 0,1 . 16,96V
Vond = 1,67V
Dimensionando o capacitor para uma corrente de carga máxima de 200mA
Sabendo-se que a frequência de saída do retificador de onda completa é o dobro da freqüência de entrada,
dimensionar o capacitor para um ripple de 10%.
C = IDC ÷ (fond. Vond)
C = 0,2A ÷ (120Hz . 1,67V)
C = 998µ
µF
Calculando a tensão DC na carga (VDC).
VDC = VP(carga) – (Vond ÷ 2)
VDC = 16,96V – (1,67 ÷ 2)
VDC = 16,13V
Calculando a corrente DC na carga e no diodo (IDC).
Somente metade do ciclo da corrente é conduzida pelos diodos, isso implica que somente metade da
corrente drenada pela carga passa pelos diodos.
IDC(diodo) = IDC ÷ 2
IDC(diodo) = 0,2A ÷ 2
IDC(diodo) = 0,1 A
Autor: Clodoaldo Silva – Filtros - revisão: 24out2012
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Eletrônica geral
Retificador de meia onda com CT e filtro
Um retificador de onda completa também pode ser construído com somente dois diodos, porém é
necessário um transformador com tomada central “center tap”.
Analisando o circuito:
Tensão RMS da rede: 127VAC/60Hz
Transformador 12V + 12V
Tensão limiar do diodo: 0,7V
Resistor de carga: 10Ω
Calculando a tensão de pico no secundário (VP).
VP = Vrms . √2
VP = 12V . √2
VP = 16,97V
Calculando a tensão de pico inversa (PIV)
PIV = VP
PIV = 16,97 V
Calculando a tensão de pico na carga (VP carga).
VP(carga) = VP – VD
VP(carga) = 16,97V – 0,7V
VP(carga) = 16,27V
Calculando o período de ondulação na carga.
T=1÷f
T = 1 ÷ 120Hz
T = 8,33ms
Calculando o capacitor para uma ondulação na saída de 10%
Vond = 0,1 . VP
Vond = 0,1 . 1,63V
Vond = 1,63V
Autor: Clodoaldo Silva – Filtros - revisão: 24out2012
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Eletrônica geral
Dimensionando o capacitor para uma corrente de carga máxima de 200mA
Sabendo-se que a freqüência de saída do retificador de onda completa é o dobro da freqüência de entrada,
dimensionar o capacitor para um ripple de 10%.
C = IDC ÷ (fond. Vond)
C = 0,2A ÷ (120Hz . 1,63V)
C = 1022µ
µF
Calculando a tensão DC na carga (VDC).
VDC = VP(carga) – (Vond ÷ 2)
VDC = 16,27V – (1,63 ÷ 2)
VDC = 15,45V
Calculando a corrente DC na carga e no diodo (IDC).
Somente metade do ciclo da corrente é conduzida pelos diodos, isso implica que somente metade da
corrente drenada pela carga passa pelos diodos.
IDC(diodo) = IDC ÷ 2
IDC(diodo) = 0,2A ÷ 2
IDC(diodo) = 0,1 A
Vantagens e desvantagens
Retificadores de Meia onda ⇒ A ondulação registrada na saída é alta com relação aos retificadores de
onda completa, pelo fato de existir um tempo demasiadamente grande para a descarga do capacitor de
filtro. É utilizado apenas para baixos valores de carga e que não exige um sinal bom.
Retificador de onda completa ⇒ Apresenta um bom rendimento, neste tipo cada diodo conduz apenas
durante um semi-ciclo, utiliza-se apenas dois diodos, porém o transformador necessita de um número maior
de espiras no secundário.
Retificador em ponte ⇒ O transformador não necessita de tomada central, porém e necessário o uso de
quatro diodos, neste tipo os diodos conduzem durante todo o tempo sendo dimensionados para suportar
uma maior corrente embora não necessite de uma tensão de pico inverso tão grande quanto o anterior.
O ser, o ter e o fazer são como triângulo, no qual cada lado serve de apoio para os demais. Não há
conflito entre eles.
Shakti Gawain
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Referências bibliográficas:
Malvino, A.P. Eletrônica - volume I. São Paulo: McGraw Hill , 1987.
Boylestad, R. e Nashelsky, L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria dos Circuitos. Rio de Janeiro: PrenticeHall, 1994.
Autor: Clodoaldo Silva – Filtros - revisão: 24out2012
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