28/03/13 Díodos : aplicações

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Pergunta :

Gostaria de obter informações sobre a utilização de díodos em circuitos electrónicos.

Resposta :

DÍODOS – CIRCUITOS DE APLICAÇÃO

Índice

Introdução

Circuitos limitadores ou recortadores

Circuito limitador série negativo

Circuito limitador série positivo

Circuito limitador paralelo negativo

Circuito limitador paralelo positivo

Circuitos limitadores polarizados

Limitador paralelo negativo polarizado

Limitador paralelo positivo polarizadoLimitador paralelo duplo polarizado

Circuitos fixadores

Circuito fixador de nível positivo

Circuito fixador de topo

Circuitos multiplicadores de tensão

Duplicador de tensão tipo terminal comum

(ou duplicador de meia onda)

Duplicador de tensão tipo simétrico

Triplicador de tensão

Circuitos detectores

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Detector de picoDetector por díodo

Filtros

Filtro com condensador

Rectificadores

Rectificador monofásico de meia-onda

Rectificador monofásico de onda completa

com transformador com ponto médio no secundário

Rectificador monofásico de onda completa de díodos ou em ponte de Graetz

Rectificador trifásico em estrela (ou de meia-onda)

Rectificador trifásico em ponte (ou de onda completa)

Rectificador de precisão

Introdução

Os díodos, como acontece também com os outros componentes electrónicos, têm múltiplas

utilizações.As mais simples envolvem apenas um díodo. Um díodo é um elemento rectificador, pois conduz

num sentido e não conduz no outro. Para ser mais preciso, quando está polarizadoinversamente, conduz uma insignificante corrente no sentido inverso (chamada corrente inversa

de saturação). Quando está polarizado directamente, conduz corrente no sentido directo, masprovoca uma queda de tensão no circuito. Se o díodo for de silício, esta tensão é de 0,6 a 0,7

V. Concretamente, se a tensão directa aplicada ao díodo não ultrapassar 0,5 V, ele não conduz(ou conduz uma corrente de muito pequeno valor). Nos exemplos seguintes vamos supor os

díodos ideais. Um díodo ideal é aquele cuja corrente é 0 quando está polarizado inversamente eem que a tensão aos seus terminais é zero quando está polarizado directamente.

Índice

Circuitos limitadores ou recortadores

Circuito limitador série negativo

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Quando ui é positivo, D fica polarizado directamente, a tensão aos seus terminais é pequena e

circula corrente pelo díodo e por R. A tensão uo, em R, é praticamente igual a ui.

Quando ui é negativo, D fica polarizado indirectamente, pelo que não circula corrente nem por

D nem por R. A tensão uo anula-se

Circuito limitador série positivo

Circuito limitador paralelo negativo

Quando ui > 0, D não conduz (OFF) e uo é igual à tensão em R2.

A forma de onda de uo é igual à de ui.

Quando ui < 0, D conduz (ON), a tensão aos seus terminais praticamente anula-se e uo = 0.

Circuito limitador paralelo positivo

Circuitos limitadores polarizados

Limitador paralelo negativo polarizado

Quando ui > 0, D está polarizado inversamente (OFF) e a forma de onda de uo é igual à de ui,

com

Quando ui < 0, D fica ON quando ui for maior que U. Então, uo = uD + U = 0 + U = U.

Quando ui < U, D fica OFF e uo tem a forma da tensão de entrada.

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Limitador paralelo positivo polarizado

Limitador paralelo duplo polarizado

Índice

Circuitos fixadores

Circuito fixador de nível positivo

C carrega na primeira metade da primeira alternância de ui (D ON) e uo = 0 porque D está

ON.

Nas restantes alternâncias D está OFF e C mantém a carga, sendo uo = Up + ui.

Circuito fixador de topo

C carrega quando D está ON (para ui > 0 e ui > UC). Então, uo = 0 (porque D está ON) e uC

= ui.

Quando ui se torna inferior a Ui máx, fica menor que uC = Ui máx. Então D passa a OFF e uo

= uC + ui = - Ui máx + ui.

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Índice

Circuitos multiplicadores de tensão

Duplicador de tensão tipo terminal comum

(ou duplicador de meia onda)

C1 carrega na primeira metade da primeira alternância de ui (D1 ON) e mantém a carga (D2

fica OFF).

C2 carrega na segunda metade da primeira alternância de ui e na primeira metade da segunda

alternância (D2 ON).

C2 descarrega sobre RL (D2 OFF) até que a tensão em D1 seja novamente superior à tensão

em C2.

Duplicador de tensão tipo simétrico

C1 carrega na primeira metade da primeira alternância de ui (D1 ON) e mantém a carga .

C2 carrega na primeira metade da segunda alternância de ui (D2 ON) e mantém a carga .

uo não descarrega sobre RL, pois em cada alternância D1 ou D2 está ON e RL fica ligado à

rede.

Triplicador de tensão

C3 carrega na primeira metade da primeira alternância de ui (D3 ON) e mantém a carga a partir

daí.

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Índice

Filtros

Filtro com condensador

Quando ui > 0, D ON e uo = uC = ui.

Quando ui se torna inferior a uC = ui máx, D passa a OFF e C descarrega-se sobre a carga RL,

com uma constante de tempo dependente de C e de RL. Se a constante de tempo for muito

superior ao período da tensão de entrada, a descarga de C será pequena, mantendo-se a

tensão na carga com pouca variação. O filtro diminui a ondulação (ripple) natural do circuito

rectificador.

Índice

Circuitos detectores

Detector de pico

Na primeira metade da primeira alternância de ui, D fica ON e C carrega-se com uC = ui até Ui

máx.

Quando ui se torna inferior a Ui máx, uC > ui. Então, D passa a OFF e C mantém sensivelmente

a carga até que ui se torne novamente superior a uC. Então D fica novamente ON e uo = uC =

ui.

Detector por díodo

O sinal da esquerda (ui) está modulado em amplitude. O díodo faz a rectificação do sinal de

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alta frequência. O condensador C filtra o sinal resultante e o sinal uo em R é a envolvente do

sinal rectificado.

Índice

Rectificadores

A rectificação destina-se a obter uma forma de onda na carga unidireccional, a partir de umarede alternada.

Apenas por rectificação não é possível obter uma tensão contínua.

Rectificador monofásico de meia-onda

Rectificador monofásico de onda completa

com transformador com ponto médio no secundário

Nesta rectificação, conduz um díodo em cada alternância. A tensão na carga RL toma a forma

da tensão na metade do secundário ligada ao díodo condutor.

Rectificador monofásico de onda completa de díodos ou em ponte de Graetz

Nesta rectificação conduzem dois díodos em cada alternância. A tensão na carga toma a forma

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de onda da tensão da rede.

Rectificador trifásico em estrela (ou de meia-onda)

Nesta rectificação conduz um díodo de cada vez (durante 120º). O díodo condutor é aquele

cuja tensão no ânodo é superior às restantes tensões da rede. A tensão na carga toma a forma

de onda da tensão simples da rede.

Esta rectificação apresenta menor ondulação que a monofásica.

Rectificador trifásico em ponte (ou de onda completa)

Nesta rectificação conduzem dois díodos de cada vez, um do conjunto superior (aquele cuja

tensão no ânodo seja maior que as restantes) e um do conjunto inferior (aquele cuja tensão no

cátodo seja inferior às restantes).

A forma de onda da tensão na carga toma, em cada intervalo de condução, a forma de ondaduma tensão composta da rede. A forma de onda da tensão na carga apresenta o dobro dos

picos que na rectificação em estrela.

A rectificação em ponte tem menos ondulação que a rectificação em estrela.

Rectificador de precisão

Para tensões de entrada muita pequenas (da ordem da tensão de condução do díodo) obtém-

se com a rectificação um sinal bastante deformado, visto que o díodo (de silício) só se torna

condutor a partir de 0,7 V.

Com o auxílio de um amplificador operacional é possível fazer a rectificação de sinais muito

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fracos sem distorção, graças ao elevado ganho de tensão dos amplificadores.

Existem rectificadores de meia-onda e de onda completa.

Rectificador de precisão de meia-onda

vi > 0 >>>> D1 OFF D2 ON

v o = 0

vi < 0 >>>> D1 ON D2 OFF