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Prof. AC.Seabra-PSI/EPUSP 2013 129
PSI 2223 – Introdução à EletrônicaProgramação para a Primeira Prova
Prof. AC.Seabra-PSI/EPUSP 2013 130
7ª Aula: O Retificador de Onda Completa
- Finalizar a matéria e exercícios.
Ao final desta aula você deverá estar apto a:
-Explicar o funcionamento do filtro capacitivo para circuitosreguladores
-Determinar os valores de pico da tensão de saída (na carga) e dacorrente reversa nos diodos em retificadores meia onda e ondacompleta
-Explicar o funcionamento de circuitos limitadores e grampeadores
-Determinar a forma de onda de saída em circuitos limitadores
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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)
Prof. AC.Seabra-PSI/EPUSP 2013 137
D C Li i i 1 T I
O C CoIdvv i dt i C
Cv
dt
OO L L L
L
vv R i iR
Quandoodiodoconduz: ( ) ( )O iv t v t
O Retificador com Bloco de Filtro(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor – Retificador de Pico)
ID L
di C idt
v
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modelo diodo ideal
/
L O L
D C L
ID L
i R
i i idi C idt
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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CRtpO eV /v
CRTpeV /rp V-V
12( )
( )
( ):O p r
r
p
médio
médioL
V V VQuando CR T V pequeno
Vi
R
fCIVou
fRCV
CRTVV
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
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11
( )
( )
( )
fornecido pela fonte entregue à
f Cmedio
Cmedio Dmedio L
f Dmedio L
e C r
Dmedio L r
rDmedio L L
Q Q
Q I ti I IQ I I t
Q C V CV
I I t CVCVI I It f t
carga
e portanto:
Determinando IDmédio
fornecida
t
t C Qdti 2
1IDmédio
IDpico
ID L
di i Cdt
v
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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
portanto
Determinando IDmédio
cos( )p p rV t V V
0 t
11( )Dmedio LI If t
1 11 122
( ) ( )/Dmedio L L
r p
I I If t V V
ff
212
21
1 2
( )/
( )/
( / )
Dmedio Lr p
Lr p
Dmedio L p r
I IV V
IV V
I I V V
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(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor)
Determinando IDpico
( )( ) ( ) ( )ID L
d ti t C i t enquanto D conduzirdt
v
11 1
( )( ) ( )ID Dpico L
d ti t t i C i tdt
v
1
1cos( )( ) (~) pI
Dpico Lmédio t t Lmédio
dV td ti C i C idt dt
v
1
2112
[ ( ) ]Dpico p t t Lmédio
d ti CV i
dt
1
2
2 2 21
112
[ ( ) ]( )t t
d tt t t
dt
2 22 /
( ) ( )( )r pLmédioDpico p Lmédio Lmédio
r
V Vii CV t i ifV
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
2112
:
cos( ) ( )
t pequeno
t t
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(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor)
1 2 2( / )Dpico Lmédio p ri i V V
12( )
( )
O p rmédio
médiop
L L
V V VV
i IR
Lr
IVfC
1 2( / )Dmedio L p rI I V V
22
/r pV Vt
f
Resumindo
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(No Retificador Onda Completa com Filtro com Capacitor)
fRCV
V pr
(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
2
2
meia onda completa
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EXEMPLO 3.10 Considere um retificador de pico alimentado por umasenóide de 60 Hz tendo um valor de pico de Vp = 100 V. Suponha umaresistência de carga R = 10 k. Calcule o valor da capacitância C queresultará 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 dacorrente no diodo.
1 2 2( / )Dpico Lmédio p ri i V V
12( )O m dio ré pV V V
Lr
IVfC
1 2( / )Dmedio L p rI I V V
22
/r pV Vt
f
Formulário (1/2 onda)
( )médi Lop
L
Vi I
R
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C Vp
Vr f R 1002 60 10 103 83, 3 F
iDmed 10(1 2 100/2 ) 324 mAiDmax 10(1 2 2 100/2) 638 mA
EXEMPLO 3.10 Considere um retificador de pico alimentado por umasenóide de 60 Hz tendo um valor de pico de Vp = 100 V. Suponha umaresistência de carga R = 10 k. Calcule o valor da capacitância C queresultará 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.
t 2 2/100 0, 2 radO ângulo de condução t é
Logo, o diodo conduz por (0,2/2) 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 V
12( )O m dio ré pV V V
Lr
IVfC
1 2( / )Dmedio L p rI I V V
22
/r pV Vt
f
Formulário (1/2 onda)
( )médi Lop
L
Vi I
R
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Desempenho de um Regulador com Zener
Regulação de Linha S
O
VV
Regulação de Carga L
O
IV
(p.ex. = 1V)
(p.ex. = 1mA)
(máxima corrente pior carga)
(VS médio)
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Exemplo 3.8: O diodo zener do circuito abaixo é especificadopara 6,8V@5mA, rz =20 e IZK = 0,2mA. Veja que V+ tem umavariação.(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 2k;(e) Qual a variação na tensão de saída para uma carga de 0,5k;(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 especificadopara 6,8V@5mA, rz =20 e IZK = 0,2mA. Veja que V+ tem umavariação.
(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
(p.ex. = 1V)(máxima corrente pior carga)
38,5 3,8%1
O
S
V mVV V
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Exemplo 3.8: O diodo zener do circuito abaixo é especificadopara 6,8V@5mA, rz =20 e IZK = 0,2mA. Veja que V+ tem umavariação.
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 IV
V V V
V V
(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
(p.ex. = 1mA)(VS médio)
211
O
L
V mVI mA
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Figura 3.31 The “superdiode” precision half-wave rectifier and its almost-ideal transfer characteristic. Note that when vI > 0 and the diode conducts, the op amp supplies the load current, and the source is conveniently buffered, an added advantage. Notshown are the op-amp power supplies.
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Figura 3.38 Voltage doubler: (a) circuit; (b) waveform of the voltage across D1.