Aula 11 Retificador em Ponte e Meia Onda com Filtro · Retificador de onda completa com capacitor...
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Prof. SeabraPSI/EPUSP
Aula 11Retificador em Ponte e Meia Onda com Filtro
Prof. SeabraPSI/EPUSP
Eletrônica I – PSI3321Programação para a Segunda Prova11ª 05/04 Circuito retificador em ponte. Circuito retificador de meia onda com o capacitor de filtro. Sedra, Cap. 3 p. 109-111 12ª 08/04 Retificador de onda completa com capacitor de filtro, superdiodo. Exercícios (exemplo 3.9). Sedra, Cap. 3 p. 112-11513ª 12/04 Circuitos limitadores, circuitos grampeadores, dobrador de tensão, exercícios: 3.27, 3.28. Sedra, Cap. 3 p. 115-11814ª 15/04 Conceitos básicos de dispositivos semicondutores: silício dopado, mecanismos de condução (difusão e deriva), exercícios. Aula avulsa + Sedra, Cap. 3 p. 117-121 15ª 26/04 Modelos de cargas, junção pn na condição de circuito aberto, potencial interno da junção, junção pn polarizada, exercícios. Aula avulsa + Sedra, Cap. 3 p. 121-126 16ª 29/04 Distribuição de portadores minoritários na junção pn diretamente polarizada. Dedução elementar da equação de corrente na junção pn, exercícios. Aula avulsa + Sedra, Cap. 3 p. 127-128 17ª 03/05 Capacitância de difusão, largura da região de depleção da junção pn polarizada, capacitância de depleção, a junção pn na região de ruptura (efeito zener e efeito avalanche), exercícios. Sedra, Cap. 3 p. 124-125 e p. 128-129 18ª 06/05 Aula de Exercícios2a. Semana de Provas (09/05 a 13/05/2016)Data: 11/05/2016 (quarta feira) – Horário: 13:10h às 15:10h
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Prof. SeabraPSI/EPUSP
11ª Aula: Circuito Retificador em Ponte e Meia Onda com Filtro
Ao final desta aula você deverá estar apto a:
-Explicar o funcionamento do filtro capacitivo para circuitos reguladores
-Determinar os valores de pico da tensão de saída (na carga) e da corrente reversa nos diodos em retificadores meia onda e onda completa
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Diagrama de Blocos de Circuitos Retificadores
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O Retificador com Bloco de Filtro(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor – Retificador de Pico)
Transitório Regime permanente
• Sinal (comportamento) variável no tempo• Que modelo utilizar para o diodo?
• pequenos sinais?• qual modelo CC?• modelo DIODO IDEAL inicial//
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E com carga?
D C Li i i= +
1 T
O Cov i dt
C=
O L Lv R i=
Atenção:
Quandoodiodoconduz: ( ) ( )O Iv t v t=
O Retificador com Bloco de Filtro(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor – Retificador de Pico)
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Prof. SeabraPSI/EPUSP
ID L
di C i
dt= +v
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D C Li i i= +1 T
IO C CoI
dvv i dt i C
Cv
dt= = =
OO L L L
L
vv R i i
R= =
Quandoodiodoconduz: ( ) ( )O iv t v t=
O Retificador com Bloco de Filtro(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor – Retificador de Pico)
Prof. SeabraPSI/EPUSP 259
modelo diodo ideal
/
L O L
D C L
ID L
i R
i i i
di C i
dt
=
= +
= +
v
v
Quando D está conduzindo:
V de ondulação(ripple)
IDmédio
IDpico
ILmédio
O Retificador com Bloco de Filtro(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor – Retificador de Pico)
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Prof. SeabraPSI/EPUSP 260
CRtpO eV /−=v
CRTpeV /−≅rp V-V
12= −
>>
= =
( )
( )
( ):O p r
r
médio
mé oL Ldip
V V V
Quando CR T V pequeno
Vi I
R
fCI
Vou
fRC
V
CRT
VV
Lr
ppr
=
=≅
CRTe CR
T−≅− 1
Para CR >> T:
e portanto:
Determinando Vo (valor médio) e Vr
VOmédio
IDmédio
IDpico
ILmédio
1( )pTV CR≅ −p rV -V
Prof. SeabraPSI/EPUSP 261
11
( )
( )
Dmedio L r
rDmedio L L
I I t CV
CVI I I
t f t
∴− × Δ =
= + = +Δ × Δ
( )
fornecido pela fonte entregue à
f Cmedio
Cmedio Dmedio L
f Dmedio L
e C r
Q Q
Q I t
i I I
Q I I t
Q C V CV
=
= × Δ
= −= − × Δ
= × Δ =
carga
e portanto:
Determinando IDmédio
fornecida
t
t C Qdti =2
1IDmédio
IDpico
ID L
di i C
dt= + v
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Prof. SeabraPSI/EPUSP 262
2
2
112
112
22
2
:
cos( ) ( )
:
( )
//
p p r
r pr p
Como t é um pequeno ângulo
t t
e
V t V V
ou
V Vt V V ou t
f
ω
ω ω
ω
ωπ
Δ
Δ ≅ − Δ
− Δ = −
Δ ≅ Δ ≅
portanto
Determinando IDmédio
cos( )p p rV t V VωΔ = −
0 Δt
11( )Dmedio LI If t
= +× Δ
1 11 122
( ) ( )/Dmedio L L
r p
I I If t V V
ffπ
= + = +× Δ
×
212
21
1 2
( )/
( )/
( / )
Dmedio Lr p
Lr p
Dmedio L p r
I IV V
IV V
I I V V
π
π
π
= +
= +
= +
Prof. SeabraPSI/EPUSP 263
(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor)
Determinando IDpico
( )( ) ( ) ( )ID L
d ti t C i t enquanto D conduzir
dt= +v
11 1
( )( ) ( )ID Dpico L
d ti t t i C i t
dt= = = +v
1
1 cos( )( ) (~) pIDpico Lmédio Lmédiot t
dV td ti C ii C
dt dt
ω== + = +v
1
2112
[ ( ) ]Dpico p t t Lmédio
d ti CV i
dt
ω=
−= +
1
2
2 2 21
112
[ ( ) ]( )t t
d tt t t
dt
ωω ω ω=
−= − = − −Δ = Δ
2 2 2 /( ) ( )( )r pLmédio
Dpico p Lmédio Lmédior
V Vii CV t i i
fVω ω
ω= Δ + = +
2
22
2
2
1 2 1 2 2
/
( / ) ( / )
pDpico Lmédio r p Lmédio
r
pDpico Lmédio r p Dpico Lmédio p r
r
Vi i V V i
V f
Vi i V V i i V V
f V
ωω
ω πω
= +
= + = +
2112
:
cos( ) ( )
t pequeno
t t
ω
ω ω
Δ
Δ ≅ − Δ
IDpico
ILmédio
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(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor)
1 2 2( / )Dpico Lmédio p ri i V Vπ= +
12( )
( )
O p rmédio
médiop
L L
V V V
Vi I
R
= −
= =
Lr
IV
fC=
1 2( / )Dmedio L p rI I V Vπ= +
22
/r pV Vt
fπΔ ≅
Resumindo
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(1 2 / ) (1 /2 )
(1 2 2 / )2
Dmedio L p r L p r
Dpico L p r
i I V V I V V
i I V V
π π
π
= + = +
= +
268
(No Retificador Onda Completa com Filtro com Capacitor)
fRC
VV pr ≅ 2
2
meia onda completa
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Prof. SeabraPSI/EPUSP 269
EXEMPLO 3.10 Considere um retificador de pico alimentado por uma senóide de 60 Hz tendo um valor de pico de Vp = 100 V. Suponha uma resistência de carga R = 10 kΩ. Calcule o valor da capacitância C que resultará numa ondulação de pico-a-pico de 2 V. Calcule também a fração do ciclo durante a qual o diodo conduz, além do valor médio e de pico da corrente no diodo.
1 2 2( / )Dpico Lmédio p ri i V Vπ= +
12( )O m dio ré pV V V= −
Lr
IV
fC=
1 2( / )Dmedio L p rI I V Vπ= +
22
/r pV Vt
fπΔ ≅
Formulário (1/2 onda)
( )médi Lop
L
Vi I
R= =
Prof. SeabraPSI/EPUSP 270
C =Vp
Vr f R = 1002 × 60 × 10 × 103 = 83, 3 μF
iDmed = 10(1 + π 2 × 100/2 ) = 324 mAiDmax = 10(1 + 2π 2 × 100/2) = 638 mA
EXEMPLO 3.10 Considere um retificador de pico alimentado por uma senóide de 60 Hz tendo um valor de pico de Vp = 100 V. Suponha uma resistência de carga R = 10 kΩ. Calcule o valor da capacitância C que resultará numa ondulação de pico-a-pico de 2 V. Calcule também a fração do ciclo durante a qual o diodo conduz, além do valor médio e de pico da corrente no diodo.
ω Δt = 2 × 2/100 = 0, 2 radO ângulo de condução ωΔt é
Logo, o diodo conduz por (0,2/2π) × 100 = 3,18% do ciclo.Como IL = 100/10 = 10 mA, as correntes média e de pico no diodo são:
SOLUÇÃOObtemos o valor de C como
1 2 2( / )Dpico Lmédio p ri i V Vπ= +
12( )O m dio ré pV V V= −
Lr
IV
fC=
1 2( / )Dmedio L p rI I V Vπ= +
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/r pV Vt
fπΔ ≅
Formulário (1/2 onda)
( )médi Lop
L
Vi I
R= =
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Diagrama de Blocos de Circuitos Retificadores
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Desempenho de um Regulador com Zener
Regulação de Linha S
O
VV
ΔΔ≡
Regulação de Carga L
O
IV
ΔΔ≡
(p.ex. = 1V)
(p.ex. = 1mA)
(máxima corrente pior carga)
(VS médio)
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Prof. SeabraPSI/EPUSP 273
Exemplo 3.8: O diodo zener do circuito abaixo é especificado para 6,8V@5mA, rz =20Ω e IZK = 0,2mA. Veja que V+ tem uma variação.(a) Determine a tensão de saída sem carga;(b) Determine a regulação de linha para a variação de +- 1V na entrada;(c) Qual a variação na tensão de saída quando se coloca uma carga que
drena 1mA? Isso é chamado Regulação de Carga.(d) Qual a variação na tensão de saída para uma carga de 2kΩ;(e) Qual a variação na tensão de saída para uma carga de 0,5kΩ;(f) Qual o valor mínimo de carga para o circuito operar corretamente?
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Exemplo 3.8: O diodo zener do circuito abaixo é especificado para 6,8V@5mA, rz =20Ω e IZK = 0,2mA. Veja que V+ tem uma variação.
(b) Variação em VO para uma variação de ± 1V na entrada;
10±1V
1V
500Ω
20Ω
201 38 5500 20
, mVZv V= =+
Regulação de Linha S
O
VV
ΔΔ≡
(p.ex. = 1V)(máxima corrente pior carga)
38,5 3,8%1
O
S
V mVV V
Δ ±= =Δ ±
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O
L
V mVI mA
Δ −=Δ
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Exemplo 3.8: O diodo zener do circuito abaixo é especificado para 6,8V@5mA, rz =20Ω e IZK = 0,2mA. Veja que V+ tem uma variação.
6 3 1 0
c/carga
/carga /cargs a
( , , )mA = 5,3mA6,7+20.5,3m=6,806V
6,806 - 6,827
21mV
Z
c
R L
Z
Z Z Z
Z O
I I I
V
V V V
V V
= − = −=
Δ = − =
Δ = Δ = −
(c) Qual a variação na tensão de saída quando se coloca uma carga que drena 1mA?
10V
1mA 1mA1mA
Regulação de Carga L
O
IV
ΔΔ≡
(p.ex. = 1mA)(VS médio)
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