Exercícios Diodos - Eletrônica de Potência

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Exercícios Aula 2 - Diodos 
Exercício 1 
Determine, no circuito mostrado na Figura 2.6, a corrente I e as tensões V0, V1 e V2 
 
𝐸1 + 𝐸2 = 𝐼(𝑅1 + 𝑅2) 
𝐼 =
𝐸1 + 𝐸2
𝑅1 + 𝑅2
=
20 + 5
5𝑘 + 2𝑘
=
25
7𝑘
= 3,57 𝑚𝐴 
𝑉1 = 𝐼𝑅1 = (3,57𝑚𝐴)(5𝑘) = 17,85 V 
𝑉2 = 𝐼𝑅2 = (3,57𝑚𝐴)(2𝑘) = 7,14 𝑉 
𝑉0 = 𝑉2 − 𝐸2 = 7,14𝑉 − 5𝑉 
𝑉0 = 2,14 𝑉 
 
Exercício 2 
No circuito mostrado na Figura 2.8, Vs = 400 V, f = 10 kHz, d = 50% e ID = 30 A. 
Se o diodo tem as seguintes características, 
VF= 1,1 V queda de tensão no ligado 
IR = 0,3 mA corrente de fuga no desligado 
tF= 1 us ON 
tR = 0,1 us OFF 
determine a perda total de potência. 
 
f=10kHz → T=0,1 ms ou 100 us 
𝑡𝑜𝑛 = 𝑡𝑜𝑓𝑓 =
𝑇 − 𝑡𝐹 − 𝑡𝑅
2
=
(100 − 1 − 0,1)𝜇𝑠
2
= 49,45𝜇𝑠 
Perdas na condução 
𝑃𝑂𝑁 = 𝑉𝐹𝐼𝐹
𝑡𝑜𝑛
𝑇
= (1,1𝑉)(30𝐴)
49,45𝜇𝑠
100𝜇𝑠
= 16,32 𝑊 
𝑃𝑂𝑓𝑓 = 𝑉𝑅𝐼𝑅
𝑡𝑜𝑓𝑓
𝑇
= (400𝑉)(0,3 𝑚𝐴)
49,45𝜇𝑠
100𝜇𝑠
= 0,0593 𝑊 𝑜𝑢 59,3 𝑚𝑊 
Perdas por chaveamento 
𝑃𝑆𝑊−𝑜𝑛 =
1
6
𝑉𝐹𝑚𝑎𝑥𝐼𝐹𝑚𝑎𝑥𝑡𝐹𝑓 
𝑃𝑆𝑊−𝑜𝑓𝑓 =
1
6
𝑉𝐹𝑚𝑎𝑥𝐼𝐹𝑚𝑎𝑥𝑡𝑅𝑓 
𝑃𝑆𝑊 =
1
6
𝑉𝐹𝑚𝑎𝑥𝐼𝐹𝑚𝑎𝑥(𝑡𝑅 + 𝑡𝐹)𝑓 ou 𝑃𝑆𝑊 =
1
6
𝑉𝐹𝑚𝑎𝑥𝐼𝐹𝑚𝑎𝑥
(𝑡𝑅+𝑡𝐹)
𝑇
 
 
𝑃𝑆𝑊 =
1
6
(400)(30)(1𝑢𝑠 + 0,1𝑢𝑠)(10𝑘𝐻𝑧) = 22𝑊 
𝑃𝑇 = 𝑃𝑂𝑁 + 𝑃𝑂𝑓𝑓 + 𝑃𝑆𝑊 
𝑃𝑇 = 16,32 + 0,0593 + 22 = 38,38 𝑊 
 
Exercício 2a 
No circuito mostrado na Figura 2.8, Vs = 400 V, f = 100 kHz, d = 50% e ID = 30 A. 
Se o diodo tem as seguintes características, 
VF= 1,1 V queda de tensão no ligado 
IR = 0,3 mA corrente de fuga no desligado 
tF= 1 us ON 
tR = 0,1 us OFF 
determine a perda total de potência. 
PT=PON+POFF+PSW 
T=1/f=1/100kHz 
f=10kHz → T=0,1 ms ou 100 us 
𝑡𝑜𝑛 = 𝑡𝑜𝑓𝑓 =
𝑇 − 𝑡𝐹 − 𝑡𝑅
2
=
(10 − 1 − 0,1)𝜇𝑠
2
= 4,45𝜇𝑠 
Perdas na condução 
𝑃𝑂𝑁 = 𝑉𝐹𝐼𝐹
𝑡𝑜𝑛
𝑇
= (1,1𝑉)(30𝐴)
4,45𝜇𝑠
10𝜇𝑠
= 14,68𝑊 
𝑃𝑂𝑓𝑓 = 𝑉𝑅𝐼𝑅
𝑡𝑜𝑓𝑓
𝑇
= (400𝑉)(0,3 𝑚𝐴)
4,45𝜇𝑠
10𝜇𝑠
= 0,0534 𝑊 𝑜𝑢 53,4 𝑚𝑊 
Perdas por chaveamento 
𝑃𝑆𝑊−𝑜𝑛 =
1
6
𝑉𝐹𝑚𝑎𝑥𝐼𝐹𝑚𝑎𝑥𝑡𝐹𝑓 
𝑃𝑆𝑊−𝑜𝑓𝑓 =
1
6
𝑉𝐹𝑚𝑎𝑥𝐼𝐹𝑚𝑎𝑥𝑡𝑅𝑓 
𝑃𝑆𝑊 =
1
6
𝑉𝐹𝑚𝑎𝑥𝐼𝐹𝑚𝑎𝑥(𝑡𝑅 + 𝑡𝐹)𝑓 ou 𝑃𝑆𝑊 =
1
6
𝑉𝐹𝑚𝑎𝑥𝐼𝐹𝑚𝑎𝑥
(𝑡𝑅+𝑡𝐹)
𝑇
 
 
𝑃𝑆𝑊 =
1
6
(400)(30)
(1𝑢𝑠 + 0,1𝑢𝑠)
10𝜇𝑠
= 220 𝑊 
 
𝑃𝑇 = 𝑃𝑂𝑁 + 𝑃𝑂𝑓𝑓 + 𝑃𝑆𝑊 
𝑃𝑇 = 14,68 + 0,053 + 220 = 234,7 𝑊 
 
Exercício 3 
Dois diodos com tensões nominais de 800 V e correntes de fuga inversas de 1 mA estão conectados em 
série em uma fonte AC cujo valor de pico é V(smax) =980 V. 
As características reversas são VD1=700 V; VD2=580 V; iD1=0,7 mA; iD2=1,4 mA; Calcule: 
a) O valor do resistor de compartilhamento de tensão, de tal modo que a tensão em qualquer diodo não 
ultrapasse 55% de V(smax) 
b) a corrente total da fonte e 
c) a perda de potência nos resistores 
 
Exercício 4 
No circuito 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VD1=700 V; VD2=280 V; iD1=0,7 mA; iD2=1,4 mA;  Valores nominais 
Resposta 
a) Vs=980V 
O valor do resistor de compartilhamento de tensão, de tal modo que a tensão em qualquer 
diodo não ultrapasse 55% de V(smax) 
 
𝑅 =
𝑉𝐷1 − 𝑉𝐷2
𝐼𝐷2 − 𝐼𝐷1
 
VD1=0,55(980 V)= 539 V (lembrando que o valor nominal é 700 V) 
VD2=Vs(max)- VD1= 980 V – 539 V = 441 V 
𝑅 =
𝑉𝐷1 − 𝑉𝐷2
𝐼𝐷2 − 𝐼𝐷1
=
(539 − 441)𝑉
(1,4 − 0,7)𝑚𝐴
= 140𝑘Ω 
 
iD1=0,7 mA; iD2=1,4 mA; Calcule: 
b) calcular inicialmente IR1 e IR2 
 
𝐼𝑅1 =
𝑉𝐷1
𝑅
=
539
140𝑘
= 3,85 𝑚𝐴 
𝐼𝑅2 =
𝑉𝐷2
𝑅
=
441
140𝑘
= 3,15𝑚𝐴 
 
 
Is 
𝐼𝑠 = 𝐼𝐷1 + 𝐼𝑅1 𝐼𝑠 = 𝐼𝐷2 + 𝐼𝑅2 
𝐼𝑆 = 0,7 𝑚𝐴 + 3,85 𝑚𝐴 𝐼𝑆 = 1,4 𝑚𝐴 + 3,15 𝑚𝐴 
𝐼𝑆 = 4,45 𝑚𝐴 𝐼𝑆 = 4,45 𝑚𝐴 
 
c) 𝑃𝑅 = 𝐼𝑅1
2 𝑅1 + 𝐼𝑅2
2 𝑅2 = (3,85𝑚𝐴)
2(140𝑘) + (3,15𝑚𝐴)2(140𝑘) = 3,46 
 
Exercício 4 
Dois diodos são ligados em paralelo com as seguintes características na condução VD1=1,3 V e VD2=1.6 V 
A corrente total em ambos e de 50 A. 
Para garantir o compartilhamento de corrente, dois resistores são ligados em serie. Determine: 
a) a resistência do resistor de compartilhamento de corrente, de tal modo que a corrente que passa 
através de qualquer um dos dois diodos não ultrapasse 55% do valor de I. 
b) a perda total de potência nos resistores 
c) a tensão nos terminais da combinação de diodos (V) 
 
 
a) 𝐼𝐷1 = 0,55(50𝐴) = 27,5𝐴 
𝐼𝐷2 = 𝐼 − 𝐼𝐷1 = 50 − 27,5 = 22,5𝐴 
VD1=1,3 V e VD2=1.6 V 
𝑅 =
𝑉𝐷2 − 𝑉𝐷1
𝐼𝐷1 − 𝐼𝐷2
=
(1,6 − 1,3)𝑉
(27,5 − 22,5)𝐴
= 0,06Ω 
 
b) 
 
 
 
𝑃𝑅 = (27,5)
2(0,06) + (22,5)2(0,06) = 75,75𝑊 
c) 
V 
V=VD1 + ID1xR V=VD2 + ID2xR 
V=1,3+27,5x0,06 V=1,6 + 22,5x0,06 
V=2,95 V V= 2,95 V