Desenvolver um circuito retificador em meia onda com saída DC para 18 V e uma corrente de 1A. Determinar o transformador, sua potência. Calcular a tensão no secundário do transformador. Qual a carga máxima permitida? O circuito deverá ter regulação de 5 \%. Usar o “datasheet” do diodo 1N4007 e considerar a queda de tensão do mesmo ( \mathrm{V}_{\text {TH }} ).

Passo 1

O enunciado pede um retificador meia-onda com filtro de capacitor, saída CC de 18 V a 1 A e regulação de 5 %. Vamos precisar das relações entre tensão RMS do secundário V_s, pico da senóide V_p, queda de diodo V_D do 1N4007 e o fato de a regulação de transformador de 5 % significar
\frac{V_{s,\text{nl}} - V_{s,\text{fl}}}{V_{s,\text{fl}}} = 0{,}05.
Aqui “nl” é sem carga e “fl” é em plena carga.

Passo 2

Em plena carga a tensão DC desejada é
V_{DC,\text{fl}} = 18\text{ V}.
Com filtro de capacitor, o valor DC é aproximadamente
V_{DC,\text{fl}} = V_{p,\text{fl}} - V_D \quad\text{e}\quad V_{p,\text{fl}} = V_{s,\text{fl}}\sqrt2.
Do datasheet do 1N4007, em 1 A podemos usar V_D \approx 1{,}1\text{ V}. Logo
V_{s,\text{fl}} = \frac{V_{DC,\text{fl}} + V_D}{\sqrt2} = \frac{18 + 1{,}1}{1{,}414} \approx 13{,}51\text{ V (RMS).}

Passo 3

Para regulação de 5 % no secundário:
V_{s,\text{nl}} = 1{,}05\,V_{s,\text{fl}} \approx 1{,}05 \times 13{,}51 \approx 14{,}19\text{ V (RMS).}
Em vazio a saída DC sobe a
V_{DC,\text{nl}} = V_{s,\text{nl}}\sqrt2 - V_D \approx 14{,}19\times1{,}414 - 1{,}1 \approx 18{,}9\text{ V},
que é 5 % acima de 18 V, conforme pedido.

Passo 4

O secundário deve, portanto, ser de cerca de 13,5 V RMS a plena carga (e 14,2 V sem carga). A corrente RMS no secundário, para retificador meia-onda com capacitor, toma-se aproximadamente igual à corrente DC de saída, então
I_{s,\text{rms}} \approx I_{DC} = 1\text{ A.}
A potência aparente do transformador é
S = V_{s,\text{fl}}\times I_{s,\text{rms}} \approx 13{,}5\text{ V}\times1\text{ A} = 13{,}5\text{ VA.}
Para margem, escolhe-se um transformador de 15 V–0–15 V, 20 VA.

Passo 5

A carga máxima (mínima resistência) que ainda garante 18 V e 1 A é
R_{L,\min} = \frac{V_{DC,\text{fl}}}{I_{DC}} = \frac{18\text{ V}}{1\text{ A}} = 18\\ \Omega.
Se a carga for menor (corrente maior que 1 A), a regulação ultrapassa 5 % e a tensão cairá abaixo de 18 V.

Resposta

Transformador com secundário de aproximadamente 13,5 V RMS (14,2 V em vazio), potência mínima de 14 VA (adotar 20 VA para folga), e carga mínima de 18\\ \Omega (corrente máxima de 1 A).

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