Eletrônica Analógica: Diodo como retificador

O diodo tem a característica de conduzir corrente somente num sentido e devido a esta característica unidirecional, o mesmo é utilizado para retificar. O diodo ideal com polarização direta comporta como uma chave fechada e com polarização reversa comporta como uma chave aberta. O diodo real tem resistência direta muito baixa e resistência reversa muito alta.

Os circuitos retificadores convertem uma corrente alternada em corrente contínua.

RETIFICADOR DE MEIA ONDA

Figura 1 – Circuito Retificador de Meia Onda a diodo com carga puramente resistiva.

Descrição do funcionamento:

Para o ponto A (positivo) em relação ao ponto B o diodo está polarizado diretamente e conduz e com isto, a corrente circula de A até B passando pelo diodo e RL.
Para o ponto A (negativo) em relação ao ponto B o diodo está polarizado inversamente e não conduz.
Tem-se corrente em RL, somente, nos semi-ciclos positivos de entrada.
Os semi-ciclos positivos passam para a saída e os semi-ciclos negativos ficam no diodo.

A freqüência de ondulação na saída é igual à freqüência de entrada.

RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA

Figura-2: Retificador de onda completa com derivação central (=central tape) com carga resistiva.

Descrição do funcionamento:

Notamos que o ponto médio do enrolamento secundário do transformador está ligado à terra. Por isso, realiza um retificador de ponto médio, equivalente a dois retificadores de meia-onda, cada um com uma tensão de entrada igual à metade da tensão secundária. O diodo D1 conduz durante as alternâncias positivas e o diodo D2 durante as alternâncias negativas. Daí resulta que a corrente retificada na carga passa nas duas alternâncias. O retificador de ponto médio comporta-se como dois retificadores de meia-onda refletidos entre si.

A freqüência de ondulação na saída é o dobro da freqüência de entrada.

Figura-3: Retificador de onda completa com ponte de diodos com carga resistiva.

Descrição do funcionamento:

O retificador em ponte dispensa o uso do transformador com tomada central e com isto, pode-se ter um retificador de onda completa ligado diretamente à rede elétrica. Quando A é positivo em relação a B, a corrente sai de A passa por D1, RL, D3 e chega ao ponto B (Figura-4). Quando A é negativo em relação a B, a corrente sai de B passa por D2, RL, D4 e chega ao ponto A (Figura-5). Conduzem somente dois diodos de cada vez. Quando o ponto A é positivo D1 e D3 conduzem. Quando o ponto A é negativo D2 e D4 conduzem. Para qualquer polaridade de A ou de B a corrente IL circula num único sentido em RL e por isto, a corrente em RL é contínua. Somente os semiciclos positivos passam para a saída.

A freqüência de ondulação na saída é o dobro da freqüência de entrada.

Figura-4: Nos semiciclos positivos (em vermelho o caminho da corrente)

Figura-5: Nos semiciclos negativos (em vermelho o caminho da corrente)

Retificador de Meia Onda com Filtro Capacitivo

A colocação de um capacitor em paralelo (que funciona como filtro) com a carga melhora o desempenho do circuito através da diminuição do ripple (=flutuação da tensão ao redor de um valor médio) e do aumento na tensão contínua (para um mesmo valor de tensão alternada).

Figura-06: Retificador de meia onda com filtro capacitivo

Figura-07: Formas de onda de entrada (azul) e saída [sobre a carga] (vermelho)

Na filtragem, normalmente, é utilizado um capacitor eletrolítico de grande valor ligado à saída DC para agir como um reservatório, fornecendo corrente para a saída quando a tensão DC varia no retificador. A figura-07 mostra a tensão de entrada AC e a de saída DC suavizada.

Após o pico, o capacitor descarrega-se através da resistência (=carga), até o momento em que a tensão retificada exceda a tensão do capacitor. O capacitor é, novamente, carregado e o processo se repete.

A filtragem seria melhor (=até perfeita) se a tensão do capacitor ficasse estável (=fixo) durante as descargas, resultando em ripple muito menor (ou até desprezível). Porém, durante as descargas existe uma queda de tensão do capacitor, que resulta em ondulações de tensão (tensão de ripple) não desprezível.

Podemos calcular (=estimar) o valor (aproximado) do ripple através da seguinte fórmula empírica:

Retificador de Onda Completa com Filtro Capacitivo

A filtragem para o retificador de onda completa é mais eficiente do que para o retificador de meia onda. Em onda completa o capacitor será recarregado 120 vezes por segundo. O capacitor descarrega durante um tempo menor e com isto a sua tensão permanece próxima de Vp até que seja novamente recarregado. Quando a carga RL solicita uma alta corrente é necessário que o retificador seja de onda completa.