no tutorial anterior dos díodos de potência, discutimos formas de reduzir as variações de ondulação ou tensão numa tensão contínua directa através da ligação de condensadores de suavização através da resistência à carga.embora este método possa ser adequado para aplicações de baixa potência, não é adequado para aplicações que necessitem de uma tensão de alimentação de corrente contínua “estável e lisa”. Um método para melhorar isso é usar cada meio ciclo da tensão de entrada em vez de cada outro meio ciclo., O circuito que nos permite fazer isso é chamado de retificador de onda completa.

Como o circuito de meia onda, um circuito retificador de onda completa produz uma tensão de saída ou corrente que é puramente DC ou tem algum componente DC especificado. Retificadores de onda completa têm algumas vantagens fundamentais sobre suas contrapartes semi-retificadores de onda. A tensão de saída média (DC) é maior do que para meia onda, a saída do retificador de onda completa tem muito menos ondulação do que a do retificador de meia onda produzindo uma forma de onda de saída mais suave.,

em um circuito retificador de onda completa dois díodos são agora usados, um para cada metade do ciclo. Um transformador de enrolamento múltiplo é usado cujo enrolamento secundário é dividido igualmente em duas metades com uma conexão central comum, (c). Esta configuração resulta em cada díodo condutor por sua vez quando o seu terminal de ânodo é positivo em relação ao ponto central do transformador c produzindo uma saída durante ambos os semi-ciclos, o dobro do que para o retificador de meia onda, de modo que é 100% eficiente como mostrado abaixo.,

circuito Rectificador de onda completa

o circuito Rectificador de onda completa consiste em dois díodos de potência ligados a uma única resistência à carga (RL), com cada díodo a tomá-lo por sua vez para fornecer a corrente à carga. Quando o ponto A do transformador é positivo em relação ao ponto C, O diodo D1 conduz na direcção da frente, tal como indicado pelas setas.,

Quando o ponto B é positivo (na metade negativa do ciclo) em relação ao ponto C, O diodo D2 conduz na direcção da frente e a corrente que flui através do resistor R está na mesma direcção em ambos os meios-ciclos. Como a tensão de saída através do resistor R é a soma phasor das duas formas de onda combinadas, este tipo de circuito retificador de onda completa é também conhecido como um circuito de duas fases.

Podemos ver este efeito muito claramente se executarmos o circuito no circuito do simulador Partsim com o capacitor de suavização removido.,

Partsim Simulação da forma de Onda

Como os espaços entre cada meia-onda, desenvolvida por cada diodo está agora a ser preenchido pelo outro diodo a média de saída da C.C. tensão através do resistor de carga é agora o dobro do meia onda retificador de circuito e é sobre 0.637 Vmax da tensão de pico, supondo que não há perdas.

em que: VMAX é o valor máximo em metade do enrolamento secundário e VRMS é o valor rms.,

a tensão de pico da forma de onda de saída é a mesma que antes para o retificador de meia onda, desde que cada metade dos enrolamentos do transformador tenha o mesmo valor de tensão rms. Para obter uma tensão de saída de corrente contínua diferente, podem ser utilizadas diferentes relações de transformadores.

A principal desvantagem deste tipo de circuito retificador de onda completa é que um transformador maior para uma dada potência de saída é necessária com dois enrolamentos secundários separados, mas idênticos, tornando este tipo de circuito retificador de onda completa dispendioso em comparação com o circuito retificador de Ponte de onda completa equivalente.,

o retificador da Ponte de onda completa

outro tipo de circuito que produz a mesma forma de onda de saída que o circuito retificador de onda completa acima, é o do retificador da Ponte de onda completa. Este tipo de retificador de fase única usa quatro díodos retificadores individuais conectados em uma configuração de ciclo fechado “ponte” para produzir a saída desejada.

A principal vantagem deste circuito de ponte é que ele não necessita de um transformador com centro especial, reduzindo assim o seu tamanho e custo., O enrolamento secundário único é ligado a um dos lados da rede de pontes de díodos e a carga para o outro lado, como mostrado abaixo.

o retificador de Ponte de díodos

os quatro díodos rotulados de D1 A D4 estão dispostos em” pares de séries ” com apenas dois díodos conduzindo corrente durante cada meio ciclo. Durante o meio ciclo positivo da alimentação, os díodos D1 e D2 conduzem em série, enquanto os díodos D3 e D4 são invertidos e a corrente flui através da carga, como mostrado abaixo.,

O Positivo Metade do ciclo

Durante o meio ciclo negativo da alimentação, os diodos D3 e D4 conduta na série, mas os diodos D1 e D2 mudar “FORA”, como são agora inverter tendencioso. A corrente que flui através da carga é a mesma direção que antes.,

O Negativo Metade do ciclo

Como o fluxo de corrente através da carga é unidirecional, de modo que a tensão desenvolvida na carga também é unidireccional o mesmo para os dois anteriores, de díodos rectificador de onda completa, portanto a média de tensão CC na carga é 0.637 Vmax.

no Entanto, na realidade, em cada meio ciclo, a corrente flui através de dois diodos em vez de apenas um, então a amplitude da tensão de saída é de duas quedas de tensão ( 2*0.7 = 1.,4V ) inferior à amplitude de Vmax de entrada. A frequência de ondulação é agora o dobro da frequência de fornecimento (por exemplo, 100Hz para um fornecimento de 50Hz ou 120Hz para um fornecimento de 60Hz.)

embora possamos usar quatro díodos de potência individuais para fazer um retificador de Ponte de onda completa, componentes pré-feitos de retificador de Ponte estão disponíveis “off-the-shelf” em uma gama de diferentes tensões e tamanhos de corrente que podem ser soldadas diretamente em uma placa de circuito PCB ou ser conectados por conectores spade.

A imagem à direita mostra um retificador de Ponte de fase única típico com um canto cortado., Este canto de recorte indica que o terminal mais próximo do canto é o terminal de saída positivo ou +ve ou o chumbo com o oposto (diagonal) sendo o chumbo de saída negativo ou-ve. Os outros dois cabos de ligação são para a tensão alternada de entrada a partir de um enrolamento secundário do transformador.

o Capacitor de suavização

vimos na secção anterior que o rectificador de meia-onda de fase única produz uma onda de saída a cada meio ciclo e que não era prático usar este tipo de circuito para produzir uma fonte contínua estável., O retificador de Ponte de onda completa, no entanto, nos dá um maior valor DC médio (0,637 Vmax) com ondulação menos sobreposta, enquanto a forma de onda de saída é o dobro da frequência da frequência da fonte de entrada.

podemos melhorar a saída DC média do retificador, reduzindo ao mesmo tempo a variação AC da saída retificada usando capacitores de suavização para filtrar a forma de onda de saída., Condensadores de alisamento ou reservatório conectados em paralelo com a carga através da saída do circuito retificador da ponte de onda completa aumenta o nível médio de saída de CC ainda mais alto à medida que o capacitor age como um dispositivo de armazenamento como mostrado abaixo.

Rectificador de onda completa com condensador de suavização

o condensador de suavização converte a saída de onda completa do rectificador numa tensão de saída de corrente contínua mais suave., Se agora executarmos o circuito do simulador Partsim com diferentes valores de capacitor de suavização instalado, podemos ver o efeito que ele tem na forma de onda de saída retificada como mostrado.

5uF Capacitor de suavização

a parcela azul na forma de onda mostra o resultado da utilização de um capacitor de suavização de 5,0 uF ao longo da saída dos Rectificadores. Anteriormente, a tensão de carga seguia a forma de onda retificada até zero volts., Aqui o capacitor 5uF é carregado para a tensão de pico do impulso de saída DC, mas quando cai de sua tensão de pico para baixo para zero volts, o capacitor não pode descarregar tão rapidamente devido à constante de tempo RC do circuito.isto resulta no descarregamento do condensador para cerca de 3,6 volts, neste exemplo, mantendo a tensão através do resistor de carga até que o condensador recarregue mais uma vez no próximo declive positivo do impulso de corrente contínua. Em outras palavras, o capacitor só tem tempo para descarregar brevemente antes que o próximo pulso DC O recarregue até o valor de pico., Assim, a tensão de corrente contínua aplicada ao resistor de carga cai apenas em uma pequena quantidade. Mas podemos melhorar isso ainda aumentando o valor do capacitor de suavização como mostrado.

50uf Capacitor de suavização

Aqui aumentámos o valor do capacitor de suavização dez vezes de 5uF para 50uF, o que reduziu a ondulação aumentando a tensão mínima de descarga dos 3.6 volts anteriores para 7.9 volts., No entanto, usando o circuito do simulador Partsim escolhemos uma carga de 1kΩ para obter estes valores, mas como a impedância de carga diminui a corrente de carga aumenta fazendo com que o capacitor descarregue mais rapidamente entre pulsos de carga.

O efeito de um suprimento de carga pesada com um único condensador de nivelamento ou reservatório pode ser reduzido pela utilização de um condensador maior que armazena mais energia e descarrega menos entre os impulsos de carregamento., Geralmente para circuitos de alimentação de corrente contínua o capacitor de alisamento é um tipo eletrolítico de alumínio que tem um valor de capacitância de 100uF ou mais com repetidos pulsos de tensão de corrente contínua do retificador carregando o capacitor para a tensão de pico.

no entanto, há dois parâmetros importantes a considerar ao escolher um capacitor de suavização adequado e estes são a sua tensão de funcionamento, que deve ser maior do que o valor de saída sem carga do retificador e seu valor de capacitância, que determina a quantidade de ondulação que irá aparecer sobreposta à tensão de corrente contínua.,

muito baixo um valor de capacitância e o capacitor tem pouco efeito sobre a forma de onda de saída. Mas se o capacitor de alisamento é suficientemente grande (capacitores paralelos podem ser usados) e a corrente de carga não é muito grande, a tensão de saída será quase tão lisa quanto DC puro. Como regra geral, estamos olhando para ter uma tensão de ondulação de menos de 100mV de pico a pico.,

A máxima ondulação de tensão de presente para um circuito Retificador de Onda Completa, não é determinado apenas pelo valor da suavização do capacitor, mas pela freqüência e corrente de carga, e é calculado como:

Retificador em Ponte Ondulação de Tensão

Onde: I é a carga CC corrente, em ampères, ƒ é a freqüência da ondulação ou duas vezes a freqüência de entrada em Hertz, e C é a capacitância em Farads.,

As principais vantagens de um retificador de Ponte de onda plena é que ele tem um menor valor de onda AC para uma dada carga e um menor reservatório ou capacitor de suavização do que um retificador de meia onda equivalente. Portanto, a frequência fundamental da tensão de ondulação é o dobro da frequência de alimentação em corrente alternada (100Hz), onde para o retificador de meia onda é exatamente igual à frequência de alimentação (50Hz).,

a quantidade de tensão de ondulação que é sobreposta em cima da tensão de alimentação DC pelos díodos pode ser praticamente eliminada adicionando um filtro π (filtro pi) muito melhorado aos terminais de saída do retificador de Ponte., Este tipo de filtro low-pass consiste de dois suavização de capacitores, geralmente do mesmo valor e um estrangulamento ou indutância entre eles para introduzir um caminho de alta impedância para a alternância de ondulação do componente

Outra mais prática e mais barata alternativa é usar uma prateleira 3-terminal regulador de tensão de IC, como um LM78xx (onde “xx” representa a tensão de saída nominal) para um positivo da tensão de saída ou o seu inverso equivalente a LM79xx para um negativo da tensão de saída, que pode reduzir a ondulação por mais de 70dB (Folha de dados), ao entregar uma corrente de saída constante de mais de 1 amp.,

Por que não testar o seu conhecimento sobre circuitos rectificadores de onda completa usando a Ferramenta de simulador Partsim hoje. Tente diferentes valores do capacitor de suavização e resistência à carga em seu circuito para ver os efeitos na forma de onda de saída.

no próximo tutorial sobre díodos, vamos olhar para o diodo Zener que aproveita a sua característica de tensão de ruptura reversa para produzir uma tensão de saída constante e fixa em si mesmo.