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

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:
  1. Enquanto o transistor (ou chave) está fechada, o diodo fica reversamente polarizado (não conduz).
  2. 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).
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.

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