Slides - Circuitos Com Diodos

EletrônicaEletrônicaEletrônicaEletrônica BásicaBásicaBásicaBásicaCircuitos com DiodosCircuitos com DiodosCircuitos com DiodosCircuitos com Diodos

1. Retificador de Meia Onda

2. Retificador de Onda Completa

3. Comparação entre Retificadores

4. Filtros e Reguladores para Fonte4. Filtros e Reguladores para Fonte

5. Projeto de Fonte de Alimentação

6. Circuitos Limitadores e Grampeadores

7. Multiplicadores de Tensão

Fabio BentoFabio BentoFabio BentoFabio [email protected]@[email protected]@ifes.edu.br

Eletrônica Básica Eletrônica Básica Eletrônica Básica Eletrônica Básica Eletrônica Básica Eletrônica Básica Eletrônica Básica Eletrônica Básica –––––––– Circuitos com DiodosCircuitos com DiodosCircuitos com DiodosCircuitos com DiodosCircuitos com DiodosCircuitos com DiodosCircuitos com DiodosCircuitos com Diodos

Conversão

Conversão C.A. em C.C.

1. Retificador de Meia-OndaConversão de Energia

Conversão C.A. em C.A.


1. Retificador de Meia-OndaConversão de Energia

Conversão C.A. em C.A.

Conversão C.A. em C.C.

1. Retificador de Meia-OndaSinal Retificado Meia Onda

127 V, 60Hz Tensão retificada de meia onda

0 0


RetificadorVCA


127 V, 60Hz

0 0 0

Tensão filtrada Tensão regulada


0

Retificador Filtro Regulador

CargaFonte DC completa com retificador, filtro e regulador



Durante o semi-ciclo positivo da tensão de entrada a tensão de saída tem amesma forma da tensão de entrada.

A corrente retorna à fonte através do terra.



Durante o semi-ciclo negativo da tensão de entrada, a corrente é 0, então atensão de saída também é zero.



Tensão de saída durante três ciclos de meia-onda em 60 Hz.

1. Retificador de Meia-OndaValor Médio do Sinal Retificado Meia Onda


Vmáx

Área

VVVVDCDCDCDC

O valor médio de um retificado médio de meia onda é o valor que seriamedido por voltímetro DC.

Matematicamente é obtido somando a área sob o o semi-ciclo da curva edividindo por π , que é o número de radianos de um semi-ciclo:

1. Retificador de Meia-OndaValor Médio do Sinal Retificado Meia Onda


Vmáx

VVVVDCDCDCDC

Área

O valor médio de um sinal periódico é igual à média aritmética de todos osvalores que este sinal assumiu em um ciclo.

Como as senóides apresentam simetria perfeita em seus valores negativos epositivos, seu valor médio é nulo.

Área

- Vmáx


Qual é o valor médio do sinal retificado meia-onda abaixo ?

50 V

1. Retificador de Meia-OndaValor Médio do Sinal Retificado Meia Onda - ExemploExemploExemploExemplo

0 V

Observe VDC é 31,8% de Vmáx.

1. Retificador de Meia-OndaValor Eficaz do Sinal Retificado Meia Onda


Considere que uma resistência está dissipando uma potência média P.

A mesma resistência pode ser submetida a uma corrente contínua I,fazendo com que ela dissipe a mesma potência P.

O que se pode dizer é que o valor efetivo da corrente periódica i(t) édenominada corrente corrente RMS (Root Mean Square – Raiz Médiadenominada corrente corrente RMS (Root Mean Square – Raiz MédiaQuadrática)



ef ef



Cargas não-lineares necessitam de medidores de corrente true-rms paraleituras precisas


Na discussão anterior, o diodo foi considerado ideal.

Quando o modelo prático do diodo é utilizado, levando em conta umabarreira de potencial de 0,7 V, ocorre o seguinte:

Durante o semi-ciclo positivo , a tensão de entrada precisa superar abarreira de potencial antes que o diodo fique polarizado diretamente;

1. Retificador de Meia-OndaEfeito da barreira de potencial

Isto resulta em uma tensão de saída de meia onda que é 0,7 V menorque a tensão máxima da entrada

Nesse caso a expressão para a tensão máxima de saída é:


1. Retificador de Meia-OndaEfeito da barreira de potencial

Vmáx(entrada)

0,7 V

VsaídaRL

VVVVmáxmáxmáxmáx(saída)(saída)(saída)(saída)= = = = VVVVmáxmáxmáxmáx(entrada)(entrada)(entrada)(entrada)----0,7 V0,7 V0,7 V0,7 V

Usualmente é aceitável utilizar o modelo ideal do diodo, desprezando abarreira de potencial, quando a tensão máxima(Vmáx) aplicada é muito maiorque a tensão da barreira de potencial.

No entanto utilizaremos o modelo prático do diodo levando em conta abarreira de potencial (≈0,7 V), a não ser que seja definido o contrário.


1. Retificador de Meia-OndaEfeito da barreira de potencial - ExemploExemploExemploExemplo Desenhe a forma de onda de saída de cada retificador para as tensões deentrada indicadas.

+5V

-5V

VsaídaVentrada

(a)(a)(a)(a)(a)(a)(a)(a)

4,34,34,34,3 V

Vmáx(saída) = Vmáx(entrada) – 0,75 V – 0,7 V = 4,34,34,34,3 V

VsaídaVentrada

+100V

-100V

(b)(b)(b)(b)(b)(b)(b)(b)

99,399,399,399,3 V

(a)(a)(a)(a)

(b)(b)(b)(b)

Vmáx(saída) = Vmáx(entrada)– 0,7 =100 V -0,7 V = 99,399,399,399,3 V

Erro = 0,7/5 = 14%

Erro = 0,7/100= 0,7%


1. Retificador de Meia-OndaEfeito da barreira de potencial - ExemploExemploExemploExemplo Determine as tensões médias e eficazes dos sinais de entrada e de saída

(a)(a)(a)(a) VDC(entrada) = 0

VDC(saída) = Vmáx(saída) /π = 4,3/ π = 1,371,371,371,37 V

Vef(entrada) = Vmáx(entrada) x 0,707 = 5 X 0,707 = 3,543,543,543,54 V

Vef(saída) = Vmáx(saída) / 2 = 4,3 / 2 = 2,152,152,152,15 V (b)(b)(b)(b)

Vef(saída) = Vmáx(saída) / 2 = 4,3 / 2 = 2,152,152,152,15 V

VDC(entrada) = 0

VDC(saída) = Vmáx(saída) /π = 99,3/ π = 31,6131,6131,6131,61 V

Vef(entrada) = Vmáx(entrada) x 0,707 = 100 X 0,707 = 70,770,770,770,7 V

Vef(saída) = Vmáx(saída) / 2= 99,3 / 2 = 49,6549,6549,6549,65 V


1. Retificador de Meia-OndaTensão Reversa Máxima (VRmáx)

A tensão reversa máxima (VRmáx) é o valor máximo da tensão de entrada(Vmáx(entrada) ), e o diodo deve ser capaz de suportá-la repetidamente.

Para o diodo da figura abaixo o valor da tensão reversa ocorre no máximode cada semi-ciclo negativo, quando o diodo é polarizado negativamente.

VR em tmáx

Ventrada

0 Vtmáx

-Vmáx(entrada)

RL

I = 0 A

VRmáx(D1) = Vmáx(entrada)


1. Retificador de Meia-OndaSinal de entrada através de transformador

O transformador é utilizado para acoplar o sinal de entrada da fonte (redeelétrica em 110V, 60Hz) ao retificador.

O transformador proporciona:

Diminuição do valor máximo da tensão de entrada e;

Isolamento elétrico entre a fonte e o retificador.

VentradaVP VS

NP NS

RL


Determine o valor máximo da tensão de saída do circuito abaixo se arelação de transformação é (NS/NP) = 0,5.

1. Retificador de Meia-OndaSinal de entrada através de transformador - ExemploExemploExemploExemplo

156 V

V

2:1

1N4002

VRLVP VSVentrada VsaídaRL

1 kΩ

Vmáx(P) = Vmáx(entrada) = 156 V

Vmáx(S) = (ns/np) x Vmáx(P) = 0,5 x 156 V = 78 V

Vmáx(saída) = Vmáx(S) - 0,7 V = 78 V – 0,7 V = 77,3 V

VP VS


Um retificador de onda completa proporciona corrente unidirecional sobre acarga durante todo os 360º do ciclo de entrada.

A forma de onda resultante de uma retificação de onda completa tem odobro da frequência do sinal de entrada, pulsando a cada semi-ciclo do sinalde entrada.

2. Retificador de Onda Completa

Ventrada Vsaída

Retificador de Onda Completa


2. Retificador de Onda CompletaValor Médio do Sinal Retificado Onda Completa - Exemplo

Qual é o valor médio do sinal retificado meia-onda abaixo ?

Observe VDC é 63,7% de Vmáx.


2. Retificador de Onda CompletaRetificador de Onda Completa com ponto Neutro

O circuito retificador de onda completa com ponto neutro utiliza dois diodosconectados ao secundário de um transformador com ponto neutro

Ventrada



Ventrada

Vsaída

I

Ventrada

Vsaída

I



1:1

Vmáx(P)

Influência da relação de transformação na tensão de saída

O circuito retificador de onda completa com ponto neutro comtransformador com relação de transformação unitária

Vsaída-Vmáx(P)



Vmáx(P)

1:2

Vmáx(P)

-V

Influência da relação de transformação na tensão de saída

O circuito retificador de onda completa com ponto neutro comtransformador com relação de transformação igual a 2

-Vmáx(P)

-Vmáx(P)

-Vmáx(P)

Vmáx(P)

Vsaída

Vmáx(P)- 0,7


2. Retificador de Onda CompletaRetificador de Onda Completa com ponto NeutroMáxima Tensão Reversa

VP VS


2. Retificador de Onda CompletaRetificador de Onda Completa com ponto Neutro - ExemploExemploExemploExemploMáxima Tensão Reversa

a) Mostre as formas de onda da tensão sobre cada metade do enrolamentosecundário e sobre o resistor RL quando uma onda senoidal com 100 V deamplitude é aplicada ao primário.

b) Qual tensão reversa máxima o diodo deve ser capaz de suportar?

VsaídaVentrada


2. Retificador de Onda CompletaRetificador de Onda Completa com ponto Neutro - ExemploExemploExemploExemploMáxima Tensão Reversa

a) n2/n1 = 0,5

Vmáx(S)= 0,5 x Vmáx(P)= 50 V

b) VRmáx= 2 x Vmáx(sáída)+ 0,7 = (2 x 24,3)+ 0,7

VRmáx= 49,3


2. Retificador de Onda CompletaRetificador de Onda Completa em Ponte

Durante o semi-ciclo positivo da entrada, D1 e D2 estão polarizadosdiretamente e conduzem corrente.

D3 e D4 estão polarizados reversamente.


2. Retificador de Onda CompletaRetificador de Onda Completa em Ponte

Durante o semi-ciclo negativo da entrada, D3 e D4 estão polarizadosdiretamente e conduzem corrente.

D1 e D2 estão polarizados reversamente.


2. Retificador de Onda CompletaRetificador de Onda Completa em PonteTensão de Saída

Vsaída= Vs

VsVP

Tensão de saída considerando diodos ideais


2. Retificador de Onda CompletaRetificador de Onda Completa em PonteTensão de Saída

Vsaída)= Vs-1,41,41,41,4VsVP

Tensão de saída considerando diodos prática(incluindo barreira de potencial)


2. Retificador de Onda CompletaRetificador de Onda Completa em PonteMáxima Tensão Reversa

0V0V0V0V

Vmáx(s)Vmáx(P)

VVVVRmáxRmáxRmáxRmáx


0V0V0V0V

Vmáx(saída)

Considerando diodos ideais (na figura os diodos D1 e D2 estão polarizadosdiretamente) a máxima tensão reversa sobre os diodos será:

VVVVRmáxRmáxRmáxRmáx = = = = VVVVmáxmáxmáxmáx(saída)(saída)(saída)(saída)


2. Retificador de Onda CompletaRetificador de Onda Completa em PonteMáxima Tensão Reversa

0,7 V0,7 V0,7 V0,7 V

Vmáx(s)Vmáx(P)



0,7 V0,7 V0,7 V0,7 V

Vmáx(saída)

Considerando o modelo prático dos diodos a máxima tensão reversa sobre osdiodos será:

VVVVRmáxRmáxRmáxRmáx = = = = VVVVmáxmáxmáxmáx(saída)(saída)(saída)(saída) + 0,7+ 0,7+ 0,7+ 0,7


2. Retificador de Onda CompletaRetificador de Onda Completa em Ponte - ExemploExemploExemploExemploMáxima Tensão Reversa

a) Determine tensão máxima de saída para o retificador em ponte abaixo.

b) Assumindo o modelo prático do diodo , qual tensão reversa máxima osdiodos devem suportar?

O transformador foi especificado para ter 12V no secundário para uma 110 Vno primário.no primário.

Vmáx(saída)Vmáx(s)110 V


2. Retificador de Onda CompletaRetificador de Onda Completa em Ponte - ExemploExemploExemploExemploMáxima Tensão Reversa

a)

Vmáx(s)= 1,414 x Vrms = 1,414(12 V)≈ 17 V

Vmáx(saída)= Vmáx(s) - 1,4 = 17 V – 1,4 V = 15,6 V15,6 V15,6 V15,6 V

A tensão máxima de saída (considerando a queda de tensão nos 2 diodos) é:

Vmáx(saída)Vmáx(s)110 V

b) VRmáx= Vmáx(sáída)+ 0,7 = 15,6 + 0,7 = 16,3 V16,3 V16,3 V16,3 V


3. Comparação entre RetificadoresValor Médios e Eficazes de Sinal Periódico


3. Comparação entre RetificadoresRetificador de Meia-Onda

Ventrada

VP VS

NP: NS

RL

Vsaída

IFVF

Tensão Média na carga

Corrente média na carga e no diodo

Tensão eficaz na carga

Corrente eficaz na carga e no diodo

Corrente direta máxima

Tensão reversa máxima


3. Comparação entre RetificadoresRetificador de Onda Completa com Ponto Neutro

VS1

VS2

VF1

VF2

Vsaída

IF1

IF2

NP: NS


Corrente média na carga


Corrente média nos diodos




3. Comparação entre RetificadoresRetificador de Onda Completa em Ponte

VS

VF1

VF2VsaídaIF1

IF2








3. Comparação entre RetificadoresTabela comparativa preliminar

TIPO DE RETIFICADOR

Meia-OndaOnda Completa com

Ponto NeutroOnda Completa em

Ponte








3. Comparação entre RetificadoresFator de Ripple (Ondulação)

A qualidade de uma tensão contínua é dada principalmente pela quantidadede ondulação (ripple) em relação à componente contínua do sinal.

Obviamente, quanto menor o ripple e maior a componente contínua, melhoro sinal.

O fator de ripple(γ) de uma tensão é o percentual do valor eficaz da tensãode ripple (Vac) presente no nível de tensão contínua do sinal(VDC):

Tensão contínua ideal = fator de ripple (γ) nulo



Se aplicarmos a tensão contínua ideal sobre um resistor, a potênciadissipada por ele será dada por:

RV

Sendo:

Pef = Potência eficaz devido à tensão contínua pulsante

PDC = Potência devido à tensão média contínua (VDC)

PAC= Potência eficaz devido à componente alternada ( Σh)



Logo:

Portanto o valor eficaz da componente alternada é:

Sendo:

VAC= Valor eficaz da tensão de ripple ( Σh)


3. Comparação entre RetificadoresFator de Ripple (Ondulação)Retificador de MeiaMeiaMeiaMeia----OndaOndaOndaOnda

A forma de tensão na carga é:

A tensão média na carga vale:

Demonstra-se que a tensão eficaz de ripple vale:

Logo o fator de ripple da meia onda vale:


3. Comparação entre RetificadoresFator de Ripple (Ondulação)Retificador de Onda CompletaOnda CompletaOnda CompletaOnda Completa

A forma de tensão na carga é:

A tensão média na carga vale:

Demonstra-se que a tensão eficaz de ripple vale:

Logo o fator de ripple da meia onda vale:


3. Comparação entre RetificadoresFator de Transformação

O fator de transformação dos circuitos retificadores é a relação entre apotência do transformador (Ptr) e a potência média na carga(PDC), isto é:

Este fator é útil para o dimensionamento do transformador no projeto defontes de alimentãção.

O transformador do retificador de meia-onda está representado na figuraabaixo:


3. Comparação entre RetificadoresFator de TransformaçãoRetificador de MeiaMeiaMeiaMeia----OndaOndaOndaOnda

As tensões no primário e no secundário são senoidais, sendo elas solicitadasou não.

No entanto a corrente que o transformador fornece depende do circuito;para o retificador de meia-onda ela possui somente meio ciclo.

Logo, temos que a potência no secundário do transformador é

O que se deseja na carga é a potência contínua, afinal, o circuito deveconverter corrente alternada em corrente contínua.

Na carga temos a seguinte forma de onda:


3. Comparação entre RetificadoresFator de TransformaçãoRetificador de MeiaMeiaMeiaMeia----OndaOndaOndaOnda

A potência contínua na carga vale:

Logo o fator de transformação vale:

O transformador do retificador de onda completa com ponto neutro estárepresentado na figura abaixo:


3. Comparação entre RetificadoresFator de TransformaçãoRetificador de Onda Completa com Ponto NeutroOnda Completa com Ponto NeutroOnda Completa com Ponto NeutroOnda Completa com Ponto Neutro

Por facilidade, determinamos primeiro a potência da metade do secundáriodo transformador e em seguida multiplicamos por dois para obtermos a suapotência total:


3. Comparação entre RetificadoresFator de TransformaçãoRetificador de Onda Completa com Ponto NeutroOnda Completa com Ponto NeutroOnda Completa com Ponto NeutroOnda Completa com Ponto Neutro

Na carga temos as seguintes formas de onda:




3. Comparação entre RetificadoresFator de TransformaçãoRetificador de Onda Completa em PonteOnda Completa em PonteOnda Completa em PonteOnda Completa em Ponte

O transformador do retificador de onda completa em ponte estárepresentado na figura abaixo:

Logo a potência no secundário do transformador é:


3. Comparação entre RetificadoresFator de TransformaçãoRetificador de Onda Completa em PonteOnda Completa em PonteOnda Completa em PonteOnda Completa em Ponte

Na carga temos as seguintes formas de onda:




3. Comparação entre RetificadoresFator de Transformação

Considerando que o retificador ideal seria aquele cuja potência dotransformador fosse totalmente transformada em potência contínua na carga(Ptr=PDC), concluímos que, dos três retificadores analisados, o que melhoraproveita a capacidade de armazenamento de energia do transformador é oretificador em ponte.

Observe que para uma potência contínua P na carga, é necessário que a Observe que para uma potência contínua PDC na carga, é necessário que apotência do transformador seja apenas 1,23 vezes maior do que PDC.

Já no retificador com ponto neutro, a potência do transformador deve ser1,74 vezes maior do que PDC e no retificador de meia-onda(menordesempenho), a potência do transformador deve ser 3,49 vezes maior quePDC.


3. Comparação entre RetificadoresTabela Comparativa

TIPO DE RETIFICADOR

Meia-OndaOnda Completa com

Ponto NeutroOnda Completa em

Ponte





Fator de Ripple( γ) 120% 48% 48%

Fator de Transformação (λ) 3,49 1,74 1,23

Dado o retificador em ponte, calcule a máxima potência contínua (PDC) que podeser extraída da ponte, quando ela estiver sendo alimentada diretamente pelatensão da rede de 220 Vrms


3. Comparação entre RetificadoresExercício

O transformador do circuito está operando em sua potência máxima. As suasespecificações são: 220Vrms x 15 Vrms - 60 VA. Barreira de Potencial: 0,6V


3. Comparação entre RetificadoresExercício

a) Determine a potência média que pode ser transferida à carga

b) Determine a tensão média e a corrente média na carga

c) Determine as especificações dos diodos.


4. Filtros e Reguladores para Fonte

Uma fonte de tensão idealmente elimina as flutuações da tensão de saída deretificadores de meia-onda e onda completa, e produz uma tensão com nívelDC constante.

A filtragem é necessária porque os circuitos eletrônicos requerem tensão e A filtragem é necessária porque os circuitos eletrônicos requerem tensão ecorrente DC para fornecimento de energia e polarização. Filtros sãoimplementados com capacitores.

Regulação de tensão é usualmente executada com circuitos integradosreguladores de tensão. O regulador de tensão evita que variações na carga ouna tensão de entrada influenciem a tensão DC filtrada.


4. Filtros e Reguladores para Fonte

Ventrada Vsaída


VentradaVsaída


Filtro


4. Filtros e Reguladores para FonteFiltro Capacitivo

Vmáx(entrada)Vmáx(entrada)-0,7

Ventrada

Ventrada

Ventradaexcede VVVVCCCC



Maior nível de ondulação(ripple) indica filtragem menos efetiva

f = 60Hzf = 60Hzf = 60Hzf = 60Hz

Maior nível de ondulação(ripple) indica filtragem menos efetiva

Menor nível de ondulação(ripple) indica filtragem mais efetiva.

Geralmente, quanto maior o valor docapacitor, menor o fator de ripple paramesma entrada e carga



Ripple

Mesma inclinação (taxa de descarga

f = 120Hzf = 120Hzf = 120Hzf = 120Hz

Ripple(taxa de descarga

do capacitor)

Formas de onda obtidas com o mesmo filtrocapacitivo, carga e com a mesma tensão deentrada



Vmáx(ret) Vpp(AC)



Vmáx(ret) Vpp(AC)



Vmáx(ret) VDC

Vpp(AC)



Vmáx(ret) VDC

Vpp(AC)



Vmáx(ret) VDC

Vpp(AC)

Para um retificador de onda-completa com filtro capacitivo, aproximações Para um retificador de onda-completa com filtro capacitivo, aproximaçõespara a VAC pico-a-pico, e a tensão VDC na saída são dadas pelas seguintesexpressões:


4. Filtros e Reguladores para FonteFiltro Capacitivo - ExemploExemploExemploExemplo

Determine o fator de ripple para tensão de saída do retificador em ponte comfiltro capacitivo abaixo:

115Vrms60 Hz Vmáx(P) Vmáx(S)

Vsaída

Considerar o modelo prático do diodo, com barreira de potencial de ≅ 0,7 V0,7 V0,7 V0,7 V


4. Filtros e Reguladores para FonteFiltro Capacitivo - ExemploExemploExemploExemplo A relação de transformação é n= 0,1. A tensão máxima no primário do transformador é

Vmáx(P)= 1,414 x Vrms = 1,414(115 V)≈ 163 V

A tensão máxima no secundário do transformador é

Vmáx(S)= Vmáx(P) x 0,1 = 0,1(163) = 16,3 V

A tensão máxima não filtrada na saída do retificador em onda completa:

115Vrms60 Hz Vmáx(P)

Vmáx(S)Vsaída

Vmáx(ret)= Vmáx(P) – 1,4 = 16,3 V – 1,4 V = 14,9 V

A frequência da do sinal retificado tipo onda completa é 120Hz. O valor aproximado da tensão, pico-a-pico, de VAC na saída é:


4. Filtros e Reguladores para FonteFiltro Capacitivo - ExemploExemploExemploExemplo O valor aproximado da tensão média VDC na saída é:

O fator de ripple resultante é:

115Vrms60 Hz Vmáx(P)

Vmáx(S)Vsaída

Portanto o fator de ripple percentual é 7,9%7,9%7,9%7,9%


4. Filtros e Reguladores para FonteFiltro Capacitivo – Corrente de Surto do Capacitor

IFSM

O capacitor se comporta inicialmente como um curto


4. Filtros e Reguladores para FonteReguladores de Tensão – Circuito Integrado 7805

Entrada proveniente do retificador

SaídaInput Ouput

GND

Regulador de Tensão

5 V

Regulador de Tensão


4. Filtros e Reguladores para FonteReguladores de Tensão – Diodo Zener e Resistor(RZ)

Diodos zener são projetados para operar em ruptura reversa.

Os diodos zener possuem dois tipos de operação: avalanche e zener .

O fenômeno da avalanche consiste de um aumento repentino da correntereversa, mediante uma alta tensão reversa, dissipando uma potência que seriasuficiente para danificar uma junção PN. O diodo zener, no entanto, éfabricado de forma a suportar essa energia de dissipação.fabricado de forma a suportar essa energia de dissipação.

O modo zener de operação ocorre quando o diodo desse tipo trabalha compequenas tensões reversas (< 5V). Possuem alto nível de dopagem, compequena área de depleção.

Os diodos zener trabalham com valores típicos de 1,8 a 200 V (tolerância de1 a 20 %)





RupturaPolarização

Direta Ruptura

Regiões de operação de um diodo convencional Regiões de operação de um diodo zener

VBR

Polarização Reversa

0,7

Região de operação do diodo

zener

VZ



Pela curva característica do diodo zener, observa-se que a tensão reversa Vzmantém-se praticamente constante quando a corrente reversa está entre IZK eIZM



Principais especificações do diodo Zener:

Tensão de condução na polarização direta (Tipicamente 0,7 V);

VZ: Tensão zener:

Como VZ sofre uma pequena variação em função de IZ, o fabricantefornece o valor obtido por uma corrente de teste IZK(consideradafornece o valor obtido por uma corrente de teste IZK(consideradacomo a corrente zener mínima)

IZM: Corrente zener máxima

IZK : Corrente mínima ou corrente zener de teste.

PZM : Potência máxima

O diodo zener dissipa esta potência quando a corrente atinge ovalor IZM, ou seja, PZM = VZ.IZM

RZ Resistência zener refetente a ∆V/ ∆I.


4. Filtros e Reguladores para FonteReguladores de Tensão – Regulação Percentual

A regulação percentual de tensão especifica quanta mudança ocorre na tensão de saída do regulador à medida que a corrente na carga varia.

Esta variação ocorre de uma corrente à mínima(a vazio) a uma corrente máxima(plena carga).máxima(plena carga).

É normalmente calculado como um percentual com a seguinte fórmula:


4. Filtros e Reguladores para FonteReguladores de Tensão – Exemplo

Um regulador 7805 apresentou um tensãode saída à vazio de 5,18V e uma tensão a plena carga de 5,15V. Qual é a regulação de tensão percentual ?


5. Projeto de Fonte de AlimentaçãoMontagem em Laboratório

VSAC=12,7 V12,7 V12,7 V12,7 V

VRLCC

VRLCC=5,4 V5,4 V5,4 V5,4 V VRLCC=14,9 V14,9 V14,9 V14,9 V



VSAC=12,7 V12,7 V12,7 V12,7 V

VRLCC

220f

VRLCC=16,6 V16,6 V16,6 V16,6 VVRLCC=14,9 V14,9 V14,9 V14,9 V

Vrpp≅ 17,2-12,7 = 4,54,54,54,5 V Vrpp≅ 17,2-14,9 = 2,32,32,32,3 V

γ= 30%30%30%30% γ= 13,9% 13,9% 13,9% 13,9%



VRLCC

VSAC=12,2 V12,2 V12,2 V12,2 V

VRLCC=10,78810,78810,78810,788 VRLCC=16,216,216,216,2



VSAC=12,7 V12,7 V12,7 V12,7 V

VRLCC

γ= 14,9 %14,9 %14,9 %14,9 %VRLCC=16,2V16,2V16,2V16,2V

Vrpp≅ 17,3-15 = 2,32,32,32,3 V

γ= 7,8 %,8 %,8 %,8 %VRLCC=16,8 V16,8 V16,8 V16,8 V

Vrpp≅ 17,5-16,2 = 1,31,31,31,3V

220f



VSAC=12,7 V12,7 V12,7 V12,7 V

VRLCC

VRLCC=10,210,210,210,2 VRLCC=15,5 V15,5 V15,5 V15,5 V



VSAC=12,7 V12,7 V12,7 V12,7 V

VRLCC

γ= 14,2 %%%% γ= 6,8 %6,8 %6,8 %6,8 %VRLCC=16,2V16,2V16,2V16,2V

Vrpp≅ 16,5-15,4 = 1,11,11,11,1V

220f

VRLCC=15,5 V15,5 V15,5 V15,5 V

Vrpp≅ 16,5-14,3 = 2,2 ,2 ,2 ,2 V



VSAC=12,7 V12,7 V12,7 V12,7 V

γ= 0 %0 %0 %0 %

Vrpp≅ 17,2-16,9 = 0,30,30,30,3V VCC=17,1 V17,1 V17,1 V17,1 V γ= 1,8 %1,8 %1,8 %1,8 %


5. Projeto de Fonte de AlimentaçãoExemplo

Projete uma fonte de alimentação com tensão de saída VVVVLLLL=12V=12V=12V=12V, capacidade de corrente ILmáxLmáxLmáxLmáx=500mA=500mA=500mA=500mA e ripple máximo de ±±±±10 % ?10 % ?10 % ?10 % ?

VVVVCCCC

IIIILmáxLmáxLmáxLmáx

IIIIFmáxFmáxFmáxFmáx


IIIIVVVVrpprpprpprppVVVVSSSS VVVVLmáxLmáxLmáxLmáxCCCCIIIIFSMFSMFSMFSM

+10%+10%+10%+10%

----10%10%10%10%

VVVVLLLLVVVVmáxmáxmáxmáx

VVVVSSSS

PPPPtrtrtrtr VVVVLLLL




A tensão de ripple pico a pico , vale:+10%+10%+10%+10%

----10%10%10%10%VVVV

----10%10%10%10%

VVVVLLLLVVVVmáxmáxmáxmáx




Valor Comercial:Valor Comercial:




Ifmáx > ILmáx → Ifmáx > 500mA

VRmáx > 2.Vmáx → VRmáx > 26,4V

• Diodo 1N4002:

• VRmáx =100 V

• Ifmáx = 1 A @ Vfmáx = 1,1V

• I =30 A

O diodo escolhido atende, pois IFSM >ISmáx

VRmáx > 2.Vmáx → VRmáx > 26,4V• IFSM =30 A



Projete uma fonte de alimentação com as mesmas características da projetada anteriormente(12 V x 500 mA com ± 10 % de ripple) utilizando um retificador de onda completa em ponte.

IIIILmáxLmáxLmáxLmáx


VVVVLmáxLmáxLmáxLmáxCCCC



IIIIFSMFSMFSMFSM

VVVVrpprpprpprpp

VVVVSSSS

PPPPtrtrtrtr

VVVVLLLL




A tensão de ripple pico a pico , vale:




Valor Comercial:




Ifmáx > Ilmáx/2 → Ifmáx > 250mA• Diodo 1N4002:

• VRmáx =100 V

• Ifmáx = 1 A @ Vfmáx = 1,1V

O diodo escolhido atende, pois IFSM >ISmáx

VRmáx > Vmáx → VRmáx > 13,2V• Ifmáx = 1 A @ Vfmáx = 1,1V

• IFSM =30 A



3300F, 25V9V x 3 A

Especificação de fonte com 12 V x 500 Especificação de fonte com 12 V x 500 Especificação de fonte com 12 V x 500 Especificação de fonte com 12 V x 500 mAmAmAmA com com com com ±±±± 10 % de 10 % de 10 % de 10 % de rippleripplerippleripple

2200F, 25V

9V x 1 A


6. Circuitos Limitadores e Grampeadores

Os circuitos chamados de limitadores ou ceifadores são utilizados para retirar porções de sinal acima ou abaixo de certos níveis

Outro tipo de circuitos com diodos são os chamados grampeadores, os quais são utilizados para adicionar, ou restabelecer, o nível DC de um sinal elétrico.


6. Circuitos Limitadores e GrampeadoresLimitadores

Limitador Positivo

Limitador Negativo


6. Circuitos Limitadores e GrampeadoresLimitadores - Exemplo

Qual forma de onda observaríamos em osciloscópio conectado aos terminais da carga RL?


6. Circuitos Limitadores e GrampeadoresLimitadores - Exemplo

Qual forma de onda observaríamos em osciloscópio conectado aos terminais da carga RL?


6. Circuitos Limitadores e GrampeadoresLimitadores Polarizados

Limitador Positivo

Limitador Negativo


6. Circuitos Limitadores e GrampeadoresLimitadores Polarizados

Limitador Positivo

Limitador Negativo


6. Circuitos Limitadores e GrampeadoresLimitadores Polarizados - Exemplo

O circuito abaixo mostra uma combinação de limitadores positivos e negativos. Qual forma de onda de saída?


6. Circuitos Limitadores e GrampeadoresLimitadores Polarizados - Exemplo

O circuito abaixo mostra uma combinação de limitadores positivos e negativos. Qual forma de onda de saída?


6. Circuitos Limitadores e GrampeadoresLimitadores Polarizados com Divisor de Tensão

Limitador Positivo Limitador Negativo Limitador Positivo Variável


6. Circuitos Limitadores e GrampeadoresLimitadores Polarizados com Divisor de TensãoExemplo


6. Circuitos Limitadores e GrampeadoresGrampeadores


6. Circuitos Limitadores e GrampeadoresGrampeadores

Grampeador Positivo

Grampeador Negativo


7. Multiplicadores de Tensão

Multiplicadores de tensão utilizam a ação de grampeamento para aumentar o valor máximo de saídas retificadas sem a necessidade de a especificação de tensão do secundário do transformador.

Multiplicação pelos fatores 2, 3 e 4 são comuns.

Multiplicadores de tensão são utilizados em aplicações de alta tensão com baixa corrente, como em receptores de TV com tela CRT.


7. Multiplicadores de TensãoDobrador de Tensão – Meia Onda


7. Multiplicadores de TensãoDobrador de Tensão – Onda Completa


7. Multiplicadores de TensãoTriplicador de Tensão


7. Multiplicadores de TensãoQuadruplicador de Tensão

Documents

Slides - Circuitos Com Diodos