Um transformador abaixador com uma relação de espiras de 3:1 está conectado num retificador de meia onda com diodo de germânio. Se a tensão de linha for de 115 Vrms, qual será o valor da tensão de pico na carga?
Passo 1
O enunciado fornece e pede o seguinte:
- Dado: um transformador abaixador com relação de espiras de
. - Dado: tensão de linha (primário)
. - Dado: retificador de meia onda com diodo de germânio (tensão direta do diodo típica
). - Pedido: encontrar a tensão de pico na carga (ou seja, o valor máximo instantâneo que aparece sobre a carga durante a condução do diodo).
Passo 2
Primeiro passo prático: obter a tensão eficaz (RMS) no secundário do transformador. A relação de espiras
significa que a tensão do secundário é
da tensão do primário. Definindo:
Substituindo:
Passo 3
Converter a tensão RMS do secundário para tensão de pico (valor máximo senoidal sem considerar o diodo). Lembrando a relação entre RMS e pico para uma senóide:
Aqui
é o valor eficaz (RMS) da tensão senoidal e
é a razão entre o pico e o RMS para uma senóide pura. Aplicando ao secundário:
Passo 4
Calcular numericamente
. Executando a conta:
Aqui foi usada
. Este é o pico disponível no secundário antes da queda no diodo.
Passo 5
Considerar a queda de tensão no diodo de germânio. O diodo conduz apenas durante as semi-períodos positivos (meia onda) e, quando conduz, há uma queda direta típica de
. A tensão máxima que aparece na carga será o pico do secundário menos a queda do diodo:
Passo 6
Substituindo os valores numéricos:
Observação didática curta: se houvesse um diodo de silício a queda seria maior (tipicamente
) e o resultado mudaria subtraindo
em vez de
. Também, se existisse um capacitor de filtro grande, a tensão de pico carregaria o capacitor até esse mesmo valor (menos a queda do diodo).