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7ª Aula:
Circuitos Retificadores
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Microeletrônica – Quinta Edição Sedra/Smith
7ª Aula:
Circuitos Retificadores
- Finalizar a matéria e exercícios.
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
-Explicar o funcionamento de circuitos limitadores e
grampeadores
-Determinar a forma de onda de saída em circuitos limitadores
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Microeletrônica – Quinta Edição Sedra/Smith
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)
• Sinal (comportamento) variável no tempo
• Que modelo utilizar?
• pequenos sinais?
• qual modelo CC?
• modelo DIODO IDEAL inicial//
Transitório
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Regime permanente
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O Retificador com Bloco de Filtro
(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor – Retificador
de Pico)
E com carga?
Atenção:
iD  iC  iL
1
vO 
C

T
o
iC dt
vO  RLiL
Quando o diodo conduz: vO (t )  vi (t )
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O Retificador com Bloco de Filtro
(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor – Retificador
de Pico)
Quando o diodo conduz: vO (t )  vi (t )
iD  iC  iL
vO  v I 
1
C

T
o
iC dt  iC  C
dv I
dt
vO
vO  R L i L  i L 
RL
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O Retificador com Bloco de Filtro
(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor – Retificador
de Pico)
modelo diodo ideal
V de ondulação
(ripple)
i L  vO /R
Quando D está conduzindo:
i D  iC  i L
dv I
C
 iL
dt
IDpico
IDmédio
ILmédio
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Determinando Vo (valor médio) e Vr
VO (médio )  V p  12 Vr
VOmédio
Quando CR  T (Vr pequeno ):
iL (médio ) 
vO  V pe t /CR
Vp
Vp - Vr  V pe T /CR
R
Para CR >> T:
e
T
CR
 1T
CR
Vp - Vr  V p (1  T
CR
e portanto:
Vp
T
Vr  V p

CR fRC
IL
ou Vr 
fC
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)
IDpico
IDmédio
ILmédio
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Determinando IDmédio
Q fornecido pela
fonte
 Qentregue à carga
Q f  I Cmedio  t
iCmedio  I Dmedio  I L
e portanto:
Q f  (I Dmedio  I L )  t
Qe  C  VC  CVr

(I Dmedio  I L )  t  CVr
I Dmedio
CVr
1
 IL 
 I L (1 
)
t
f  t
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IDpico
IDmédio

t2
t1
iC dt  Q fornecida
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Determinando IDmédio
I Dmedio  I L (1 
1
)
f  t
V p cos(t )  V p  Vr
0 t
Como t é um pequeno ângulo :
1
cos(t )  1  (t )2
2
e portanto :
 1

V p 1  (t )2   V p  Vr
 2

ou
t  2Vr /V p ou t 
I Dmedio  I L (1 
I Dmedio  I L (1 
2Vr /V p
2 f
 I L (1 
1
)  I L (1 
f  t
2
)
2 Vr /V p
 2
Vr /V p
2 f
)
I Dmedio  I L (1   V p /Vr )
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f 
1
)
2Vr /V p
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(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor)
Determinando IDpico
iD (t )  C
d vI (t )
 iL (t ) (enquanto D conduzir )
dt
d vI (t1 )
 iL (t1 )
dt
dV p cos(t )
d v (t )
iDpico  C I 1  (~)iLmédio  C
t t1  i Lmédio
dt
dt
1
d[1  (t )2 ]
2
iDpico  CV p
t t1  i Lmédio
dt
1
2
d[1  (t ) ]
2
2
2
2
t t1   t1   (t )   t
dt
2Vr /V p
iLmédio
2
2
iDpico  CV p ( t )  iLmédio  (
)(
)  iLmédio
fVr

Vp 2
iDpico  iLmédio
2Vr /V p  iLmédio
Vr f 
iD (t  t1 )  iDpico  C
Vp
2
 iLmédio (1 
2 2 Vr /V p )
f
Vr
2
iDpico
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
iDpico  iLmédio (1  2 2V p /Vr )
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(Retificador Meia Onda com Filtro com Capacitor)
Resumindo
VO (médio )  V p  12 Vr
iL (médio )  I L 
IL
Vr 
fC
t 
Vp
R
2Vr /V p
2 f
I Dmedio  I L (1   V p /Vr )
iDpico  iLmédio (1  2 2V p /Vr )
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(No Retificador Onda Completa com Filtro com Capacitor)
meia onda completa
Vr 
Vp
2fRC
i Dmedio  I L (1   2V p / 2Vr )  I L (1   V p / 2Vr )
i Dpico  I L (1  2 V p / 2Vr )
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Microeletrônica – Quinta Edição Sedra/Smith
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 kW. 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.
Formulário (1/2 onda)
VO (médio )  V p  12 Vr
Vp
iL (médio )  I L 
R
IL
Vr 
fC
t 
I Dmedio
2Vr /V p
2 f
 I L (1   V p /Vr )
iDpico  iLmédio (1  2 2V p /Vr )
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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 kW. 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.
SOLUÇÃO
Obtemos o valor de C como
Vp
100
C 

 83, 3 F
3
Vr f R
2  60  10  10
O ângulo de condução t é  t 
2  2/100  0, 2 rad
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:
iDmed  10(1   2  100/2 )  324 mA
iDmax  10(1  2 2  100/2)  638 mA
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Diagrama de Blocos
de Circuitos Retificadores
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Desempenho de um Regulador com Zener
 VO
Regulação de Linha 
(máxima corrente pior carga) VS
Regulação de Carga
(VS médio)
 VO

I L
(p.ex. = 1V)
(p.ex. = 1mA)
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Exemplo 3.8: O diodo zener do circuito abaixo é especificado
para 6,8V@5mA, rz =20W 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 2kW;
(e) Qual a variação na tensão de saída para uma carga de 0,5kW;
(f) Qual o valor mínimo de carga para o circuito operar corretamente?
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Circuitos Limitadores e Grampeadores
entrada
saída
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Circuito Grampeador
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