É necessário usar um retificador de pico para projetar uma fonte de alimentação CC que ofereça uma saída CC média de 12 V em que uma ondulação máxima de
V seja permitida. O retificador alimenta uma carga de 200
e é alimentado por uma tensão da rede (
V rms, 60 Hz) mediante um transformador. Os diodos disponíveis têm queda de
V quando estão conduzindo. Se o projetista optar pelo circuito de onda completa em ponte:
© Determine a tensão inversa máxima que aparecerá no diodo (PIV do diodo).
© Determine a tensão inversa máxima que aparecerá no diodo (PIV do diodo).
Passo 1
Beleza, o que temos aqui é um retificador de onda completa em ponte que deve entregar em média 12 V de CC na saída, com ondulação de ±1 V, alimentando 200 Ω. A rede é 120 V rms/60 Hz, passa por um transformador e depois por quatro diodos (ponte). A parte © pede para achar a PIV (Peak Inverse Voltage) máxima que cada diodo vai sofrer. Para isso vamos precisar dos conceitos de:
• Corrente de carga
• Filtro capacitivo e cálculo do ripple
• Tensão de pico do secundário do transformador
• Teoria de tensão inversa máxima em diodos de ponte
• Corrente de carga
• Filtro capacitivo e cálculo do ripple
• Tensão de pico do secundário do transformador
• Teoria de tensão inversa máxima em diodos de ponte
Passo 2
Primeiro, organizando os dados:
• Tensão DC média desejada: V
• Ripple máximo permitido: ±1 V → V
• Carga:
• Frequência da rede: Hz → retificador full‐wave tem
Hz
• Queda em cada diodo: V
• Tensão DC média desejada:
• Ripple máximo permitido: ±1 V →
• Carga:
• Frequência da rede:
• Queda em cada diodo:
Passo 3
Calcular a corrente de carga:
Passo 4
Determinar o capacitor que garante
V. No retificador full‐wave o tempo de descarga é
, daí
Passo 5
Agora, a tensão de pico do secundário vem de que o capacitor carrega até o pico do secundário menos as duas quedas de diodo:
‐ No topo do ripple a saída atinge V.
‐ Logo,
‐ No topo do ripple a saída atinge
‐ Logo,
$$V_{sec,pk}-2V_D=13\quad\Longrightarrow\quad
V_{sec,pk}=13+2\cdot0{,}7=14{,}4V$$
Passo 6
Teoria da PIV em ponte: quando dois diodos conduzem, os outros dois ficam submetidos à tensão inversa máxima. Numa meia-onda reversa, o terminal primário vira –
e o catodo do diodo bloqueado está em
. Então a tensão inversa máxima é
$$\mathrm{PIV}=(V_{sec,pk}-2V_D)-\bigl(-V_{sec,pk}\bigr)
=2,V_{sec,pk}-2V_D$$
Substituindo:
Resposta
A tensão inversa máxima em cada diodo (PIV) vale aproximadamente 27,4 V.