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Prof. AC.Seabra-PSI/EPUSP 2013 128

Aula 7Filtros para Retificadores

128


PSI 2223 – Introdução à EletrônicaProgramação para a Primeira Prova


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


Diagrama de Blocosde Circuitos Retificadores


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//


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



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


ID L

di C idt

v


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



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


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


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


(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


(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


(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


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.


12( )O m dio ré pV V V

Lr

IVfC


22

/r pV Vt

f

Formulário (1/2 onda)

( )médi Lop

L

Vi I

R


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


12( )O m dio ré pV V V

Lr

IVfC


22

/r pV Vt

f

Formulário (1/2 onda)

( )médi Lop

L

Vi I

R


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)


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?


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


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


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.


Circuitos Limitadores e Grampeadores

entrada

saída


vO

vI

vO

vI

vO

vI

vO

vI

vO

vI


t

vO


Circuito Grampeador


Figura 3.38 Voltage doubler: (a) circuit; (b) waveform of the voltage across D1.


Triplicador de Tensão

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