Aula 11 Retificador em Ponte e Meia Onda com Filtro · Retificador de onda completa com capacitor de filtro, superdiodo. Exercícios (exemplo 3.9). Sedra, Cap. 3 p. 112-115 13ª 12/04

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Prof. SeabraPSI/EPUSP

Aula 11Retificador em Ponte e Meia Onda com Filtro


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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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//


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=


3

4


ID L

di C i

dt= +v

258

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=



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


4

5


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


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

5

6


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

= +

= +

= +


(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

6

7


(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


(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

7

8


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.


12( )O m dio ré pV V V= −

Lr

IV

fC=


22

/r pV Vt

fπΔ ≅

Formulário (1/2 onda)

( )médi Lop

L

Vi I

R= =


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


12( )O m dio ré pV V V= −

Lr

IV

fC=


22

/r pV Vt

fπΔ ≅

Formulário (1/2 onda)

( )médi Lop

L

Vi I

R= =

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Diagrama de Blocos de Circuitos Retificadores


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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10


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?


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 ±

10

11


211

O

L

V mVI mA

Δ −=Δ

275

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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