Um retificador em ponte de onda completa com uma entrada senoidal de 120 V rms possui um resistor de carga de 1 \mathrm{k} \Omega.
a) Se forem empregados diodos de silicio, qual será a tensão CC disponivel na carga?
b) Determine a especificação da PIV necessária para cada diodo.
c) Encontre a corrente máxima através de cada diodo durante a condução.
d) Qual é a poténcia nominal exigida para cada diodo?

Passo 1

O enunciado trata de um retificador em ponte de onda completa alimentado por uma tensão senoidal de 120,V rms e com resistor de carga R = 1\,\mathrm{k}\Omega. Precisamos calcular:
– a tensão DC média na carga considerando diodos de silício ( V_{D}\approx0,7,V por diodo);
– a tensão inversa máxima que cada diodo deve suportar (PIV);
– a corrente máxima de pico em cada diodo;
– a potência dissipada em cada diodo.

Passo 2

Para um retificador de onda completa em ponte, a tensão de pico da fonte é
V_{m} = \sqrt{2}\,V_{\text{rms}} = \sqrt{2}\times120 = 169{,}7\text{ V}.
A tensão DC média sem queda nos diodos seria
V_{DC,\text{ideal}} = \frac{2}{\pi}\,V_{m} = \frac{2}{\pi}\times169{,}7 \approx 108{,}0\text{ V}.
Subtraindo a queda de dois diodos em série ( 2V_{D}):
V_{DC} = V_{DC,\text{ideal}} - 2\,V_{D} =108{,}0 - 2\times0{,}7 = 108{,}0 - 1{,}4 = 106{,}6\text{ V}.

Passo 3

Cada diodo, quando bloqueado, vê praticamente o pico da tensão de entrada em oposição. Logo a PIV mínima de cada diodo é
\text{PIV} \geq V_{m} = 169{,}7\text{ V}.
Adotando margem de segurança, escolhe-se um diodo de 200,V de PIV.

Passo 4

A corrente instantânea na carga é i(t)=v_{o}(t)/R em forma de semissenoides de pico I_{m}=V_{m}/R. Portanto
I_{m} = \frac{169{,}7}{1000} = 0{,}1697\text{ A}\approx0{,}17\text{ A}.

Passo 5

A corrente média por diodo, lembrando que cada diodo conduz meia onda ( \pi rad), é metade da corrente DC de carga:
I_{DC} = \frac{V_{DC}}{R} = \frac{106{,}6}{1000} = 0{,}1066\text{ A}, \qquad I_{D,\text{avg}} = \frac{I_{DC}}{2} = 0{,}0533\text{ A}.
A potência dissipada em cada diodo é
P_{D} = V_{D}\,I_{D,\text{avg}} =0{,}7\times0{,}0533 \approx0{,}037\text{ W}.

Resposta

a) V_{DC}\approx106{,}6 V
b) \mathrm{PIV}\ge170 V (adota-se 200 V)
c) I_{m}\approx0{,}17 A
d) P_{D}\approx0{,}04 W

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