Descreva para que serve um Diodo Roda Livre ou Free Whel Diode e faça um esboço de um circuito qualquer usando esse diodo.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede pra gente descrever pra que serve um diodo “roda-livre” (free-wheel diode) e ainda fazer um esboço de um circuito usando esse diodo. Isso cai em Eletrônica de Potência, mais especificamente no comportamento de cargas indutivas (bobinas, motores, etc.) quando você chaveia (liga/desliga) a alimentação. Para resolver a gente vai precisar entender:
• O que acontece numa bobina quando a corrente é interrompida
• Como o diodo roda-livre mantém essa corrente fluindo de forma segura
• O que acontece numa bobina quando a corrente é interrompida
• Como o diodo roda-livre mantém essa corrente fluindo de forma segura
Passo 2
Quando você tem uma bobina (ou motor) e abre o circuito de repente, a corrente que circulava nela não “gosta” de parar do nada — isso gera uma tensão muito alta em pico (pela lei de Faraday:
), que pode queimar transistores ou outros componentes. O diodo roda-livre é colocado em “antiparalelo” com a bobina, de modo que:
- Enquanto o transistor (ou chave) está fechada, o diodo fica reversamente polarizado (não conduz).
- No instante em que a chave abre, a bobina tenta manter a corrente. O diodo então se polariza diretamente, criando um caminho de baixa impedância para essa corrente “rodar livre” pela bobina e pelo diodo, dissipando a energia de forma suave (por calor no diodo e perdas na resistência interna), sem subir aquela tensão absurda.
Passo 3
Eis um esboço simples (ASCII) de um circuito de chaveamento de carga indutiva com um diodo roda-livre:
+Vcc
│
L1 ← bobina (carga indutiva)
│
Node─────┐
│ │
Q │ │
(SW) │
│ │
GND │
│
┌─┴─┐
│D1 │ ← diodo roda-livre
│ │
cath ───▶│ │ anode
(+) └─┬─┘ (setado para bloquear com SW ligado)
│
+Vcc
Explicando o desenho:
• L1 vai de +Vcc até o nó “Node”.
• Q é o transistor/chave que liga esse nó ao GND.
• D1 está em antiparalelo com L1 (cátodo em “Node”, ânodo em +Vcc).
• L1 vai de +Vcc até o nó “Node”.
• Q é o transistor/chave que liga esse nó ao GND.
• D1 está em antiparalelo com L1 (cátodo em “Node”, ânodo em +Vcc).
Funcionamento raso:
- Q conduz → corrente de +Vcc → L1 → Q → GND. D1 está desligado.
- Q desliga → a tensão no “Node” tenderia a subir demais; D1 polariza direto e deixa a corrente fluir +Vcc ← D1 ← L1 ← Q ← GND, mantendo o loop até a energia da bobina se dissipar.
Resposta
O diodo roda-livre serve para proteger chaveamentos de cargas indutivas, fornecendo um caminho seguro para a corrente quando a chave abre, evitando picos de tensão destrutivos. No esboço acima, ele fica em antiparalelo à bobina, bloqueado na condução normal e conduzindo quando a chave é desligada.