Relatorio Pratica 5 Eletronica Retificadores de Onda Completa

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Faculdade Estácio de Curitiba
Eletrônica
Retificador De Onda Completa Com Dois Diodos e Ponte De Diodos
Nome: Gabrielye Alves Peixoto
 Bianca Ribeiro Belasquem
 Fernando C. da Silva
 Jean Carlos Zanin Filho
Turma: 3001 - Quinta-Feira – Noite 
Resumo  Este relatório irá preparar o estudante para verificar experimentalmente a forma de onda na saída de um circuito retificador de onda completa com TAP mais dois diodos e a ponte retificadora com quatro diodos, bem como calcular os valores de tensão de pico, eficaz e médio e medi-los para comparar com os valores calculados.
I. INTRODUÇÃO
Na eletrônica, um dos componentes mais utilizados na retificação é o diodo e destina-se a obter uma tensão de forma continua a partir de uma rede alternada. 
Um diodo conduz num sentido e não conduz no outro. Quando está polarizado inversamente, conduz uma insignificante corrente no sentido inverso (chamada corrente inversa de saturação). Quando está polarizado diretamente, conduz corrente no sentido direto, mas provoca uma queda de tensão no circuito. Se o díodo for de silício, esta tensão é de 0,6 a 0,7 V. Concretamente, se a tensão direta aplicada ao díodo não ultrapassar 0,5 V, ele não conduz (ou conduz uma corrente de muito pequeno valor).
Com os diodos apesar de poder se obter tensão de caráter continuo ainda é de forma pulsante.
II. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Retificadores de Onda Completa
A retificação de onda completa é um processo de transformação de CA em CC, que permite o aproveitamento dos dois semiciclos da tensão de alimentação da carga, conforme ilustrado na Figura 1.
Figura 1 - Diagrama do princípio de operação do circuito retificador de onda completa.
O circuito retificador de onda completa é o mais empregado nos equipamentos eletrônicos, pois permite obter um melhor aproveitamento da energia disponível na entrada do circuito.
A retificação de onda completa pode ser realizada com o emprego de um transformador com derivação central e dois diodos semicondutores ou alternativamente, pelo uso de uma ponte de quatro diodos.
Retificador de Onda Completa - TAP
A retificação de onda completa com derivação central é a denominação técnica que se dá ao circuito retificador de onda completa que emprega dois diodos semicondutores, quando se deriva o terminal negativo de saída do circuito da porção central do secundário do transformador, sendo o terminal positivo considerado no ponto de interconexão dos dois diodos, conforme ilustrado na Figura 2.
Figura 2 - Retificador de onda completa com derivação central.
O princípio de funcionamento do circuito retificador de onda completa com derivação central pode ser compreendido analisando-se a operação do circuito por semiciclo da tensão de entrada, conforme exposto a seguir.
Semiciclo negativo
Estabelecendo-se a referência de potencial no primário e secundário do transformador, conforme indicado na Figura 3, verifica-se, que durante o semiciclo negativo da tensão de entrada, o ânodo do diodo D1 fica submetido a um potencial positivo, ao passo que o ânodo do diodo D2 fica submetido a um potencial negativo.
Figura 3 – Circuito retificador com uma tensão de entrada negativa.
Dessa forma, o diodo D1 entra no estado de condução enquanto o diodo D2 entra em bloqueio. Utilizando-se o modelo ideal para o diodo semicondutor, obtém-se o circuito equivalente ilustrado na Figura 4. Como pode ser observado, a condição de condução de D1 permite a circulação de corrente através da carga do terminal positivo para o terminal de referência. Nessas condições, a tensão existente no primário é transferida, com uma inversão de sinal, diretamente para a carga.
Figura 4 - Circuito equivalente para o retificador durante o semiciclo negativo.
Semiciclo positivo
Durante o semiciclo positivo, ocorre a inversão de polaridade no secundário do transformador, conforme ilustrado na Figura 5. Consequentemente o diodo D1 torna-se inversamente polarizado entrando em bloqueio. O estado de polarização direta nesse caso ocorre no diodo D2, que entra no regime de condução.
Figura 5 - Circuito retificador com uma tensão de entrada positiva.
A corrente agora circula pela carga, através do diodo D2 que está em condução. O fluxo de corrente mantém-se no mesmo sentido daquele obtido durante o semiciclo negativo, e a tensão no primário é transferida diretamente para a carga, conforme ilustrado na Figura 6.
Figura 6 - Circuito equivalente para o retificador durante o semiciclo positivo.
Analisando um ciclo completo da tensão de entrada, verifica-se que o circuito retificador transfere para a carga de dois semiciclos de tensão positiva com relação à referência de potencial, conforme ilustrado na Figura 7, onde os diodos conduzem isoladamente em cada semiciclo.
Figura 7 - Resposta do retificador durante um ciclo completo na entrada.
A retificação de onda completa com derivação central transfere à carga dois semiciclos positivos de tensão para cada ciclo da tensão de entrada. Como a tensão de saída é formada de pulsos idênticos de tensão, o que é mostrado na Figura 8, a tensão cc que seria medida na carga pode ser obtida determinando-se o valor médio da tensão de saída em apenas um semiciclo da tensão de entrada.
Figura 8 - Dependência temporal da tensão na saída do retificador.
Observando atentamente o processo de retificação de onda completa com derivação central, verifica-se que cada metade do circuito corresponde a um retificador de meia onda que opera isoladamente em cada semiciclo da tensão de entrada.
Retificador de Onda Completa - Ponte Retificadora
A retificação de onda completa em ponte utiliza quatro diodos semicondutores e transfere para a carga uma onda retificada, sem a necessidade de uso de um transformador com derivação central, conforme ilustrado na Figura 10.
Figura 10 - Retificador de onda completa com ponte de quatro diodos.
Esse tipo de configuração, também denominado de Ponte de Graëtz, tem o seu princípio de funcionamento descrito a seguir.
Semiciclo positivo
Considerando o semiciclo de tensão positiva na entrada do circuito ilustrado na Figura 11, a observação das polarizações dos quatro diodos indicando suas operações está listada na Tabela 1.
Figura 11 - Retificador em ponte durante o semiciclo positivo.
	Diodo
	Polarização
	Regime de operação
	D1
	ânodo positivo em relação ao cátodo
	condução
	D2
	cátodo positivo em relação ao ânodo
	bloqueio
	D3
	cátodo negativo em relação ao ânodo
	condução
	D4
	ânodo negativo em relação ao cátodo
	bloqueio
Tabela 1 - Polarizações e operação dos diodos durante o semiciclo positivo da tensão de entrada.
Utilizando o modelo ideal para o diodo, e as condições estabelecidas na Tabela 1, obtém-se o circuito equivalente apresentado na Figura 12.
Figura 12 - Circuito equivalente do retificador em ponte durante o semiciclo positivo.
Como as chaves em aberto não interferem no funcionamento do circuito, verifica-se que D1 e D3 em condução fecham o circuito elétrico, tornando os pontos A e B da Figura 13 equivalentes. Dessa forma, a tensão de entrada é transferida para a carga.
Figura 13 - Simplificação do circuito da Figura 12.
Semiciclo negativo
Durante o semiciclo negativo, ocorre a inversão de polaridade nos terminais de entrada do circuito, conforme mostrado na Figura 14 e os regimes de operação dos diodos são modificados conforme listado na Tabela 2.
Figura 14 - Retificador em ponte durante o semiciclo negativo.
	Diodo
	Polarização
	Regime de operação
	D1
	ânodo negativo em relação ao cátodo
	bloqueio 
	D2
	cátodo negativo em relação ao ânodo
	condução
	D3
	cátodo positivo em relação ao ânodo
	bloqueio
	D4
	ânodo positivo em relação ao cátodo
	condução
Tabela 2 - Polarizações e regimes de operação dos diodos durante o semiciclo negativo da tensão de entrada.
Com base na Tabela 2, e utilizando-se novamenteo modelo ideal para o diodo, obtém-se o circuito equivalente mostrado na Figura 15.
Figura 15 - Circuito equivalente para a ponte retificadora durante o semiciclo negativo.
O circuito equivalente com as chaves em aberto removidas é mostrado na Figura 16. A tensão de entrada é transferida, com uma inversão de sinal, para a carga. Completando, assim, o processo de retificação.
Figura 16 - Circuito equivalente resultante do retificador em ponte durante o semiciclo negativo.
A ponte de Graëtz fornece na saída o mesmo tipo de forma de onda que aquela obtida no processo de retificação com derivação central. Na retificação em ponte, no entanto, há uma alteração no valor de pico da tensão na carga, devido à existência de dois diodos em regime de condução durante cada semiciclo da tensão de entrada. Consequentemente, a tensão de pico na carga é diminuída de uma quantidade correspondente ao dobro da queda de tensão.
III. DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO
O objetivo de observar através do osciloscópio as formas de onda gerada e as tensões apresentadas conforme a experimentação proposta.
O experimento foi dividido em duas etapas: o tipo derivação central “center tap” que utiliza dois diodos e o de ponte completa que utiliza 4 diodos.
Um transformador de 110/12V quando ligado em 127 V fornece aproximadamente 13,5V no secundário.
Material utilizado:
Transformador 127 V / 13,5 V
Osciloscópio
Multímetro
1 diodo 1N4004 ou equivalente
1 resistor de 2,2 K
1 capacitor eletrolítico de 1000 F
Multímetro;
Placa de montagem para componentes;
Os valores calculados e coletados estão transcritos em cada quadro correspondente ao circuito experimentado.
Retificadores de Onda Completa - TAP
A figura 19 ilustra o circuito proposto para experimentação com derivação central – TAP, na figura 19.1 o circuito montado. 
Figura 19 - Circuito proposto – TAP
 
Figura 19.1 - Circuito Montado Com Capacitor – TAP
Tensão Vi
Identificar a tensão presente e a forma de onda na entrada do retificador, utilizando-se do osciloscópio, conectar a ponta de prova ao e a referência ao terra do circuito, determinou-se a tensão e forma de onda, conforme ilustrada na figura 19.2. 
As tensões medidas foram: = 14,2 e = 19,6
 
Figura 19.2 – Medidas do Osciloscópio
A tensão calculada de foi determinada, utilizando a tensão de projeto proposto de :
Tensão Vo
Identificar a tensão presente e a forma de onda na carga resistiva com e sem o capacitor, na figura 20 sem capacitor e na figura 21 com capacitor. Conforme ilustradas nas figuras 20.1 (sem capacitor) e 21.1 (com capacitor) as formas de onda e suas tensões medidas.
 Figura 20 - Circuito Montado sem capacitor – TAP
 Figura 20.1 – Forma de Onda e Tensão – TAP
A tensão calculada de e foram determinadas através das equações:
 As tensões medidas foram: = 18,8 V e = 11,8 V.
Com o osciloscópio, determinamos a tensão e a forma de onda, com o capacitor conforme ilustrado na figura 21 e 21.1.
Figura 21 - Circuito Montado Com Capacitor – TAP
 Figura 21.1 – Forma de Onda e Tensão – TAP
A tensão calculada de foi determinada através do seguinte equação com o valor de calculado abaixo:
 As tensões medidas para e foram: e .
 Retificadores de Onda Completa em Ponte
A figura 22 ilustra o circuito proposto para experimentação em ponte a figura 22.1 o circuito montado. 
Figura 22 - Circuito proposto - Em ponte
Figura 22.1 - Circuito montado - Em ponte
Tensão Vi
Identificar a tensão presente e a forma de onda na entrada do retificador, utilizando-se do osciloscópio, conectar a ponta de prova ao e a referência ao terra do circuito, determinou-se a tensão e forma de onda, conforme ilustrada na figura 23.
 Figura 23 – Forma de Onda e Tensões Medidas - Em ponte
A tensão calculada de foi determinada através do seguinte equacionamento, utilizando a tensão de projeto de :
A tensão medidas de e foram: V e .
Tensão Vo
Identificar a tensão presente e a forma de onda na carga resistiva com e sem o capacitor, na figura 24 sem capacitor e na figura 25 com capacitor. Conforme ilustradas nas figuras 24.1 (sem capacitor) e 25.1 (com capacitor) as formas de onda e suas tensões medidas.
Figura 24 - Circuito montado - Em ponte
Figura 24.1 – Forma de Onda e Tensões Medidas - Em ponte
A tensão calculada de e foram determinadas através das equações:
As tensões medidas foram: = 18,2 V e = 11,1 V.
Com o osciloscópio, determinamos a tensão e a forma de onda, com o capacitor conforme ilustrado na figura 25 e 25.1.
Figura 24 - Circuito montado Com Capacitor - Em ponte
 Figura 25.1 – Forma de Onda e Tensões Medidas Com Capacitor - Em ponte
A tensão calculada de foi determinada através do seguinte equação com o valor de calculado abaixo:
 As tensões medidas para e foram: e .
IV. RESULTADOS OBTIDOS
 Juntando todos os dados do experimento com TAP Center o resultado fica conforme Tabela 1, abaixo:
	
	Calculado
(V)
	Medido
(V)
	Vi rms
	---
	14,02
	Vi máx
	19,09
	19,6
	Vo máx
	18,39
	18,8
	Vo cc s/ capacitor
	11,71
	11,8
	Vo cc c/ capacitor
	18,35
	18,1
	Vr pp c/ capacitor
	0,069
	1
Tabela 1 - Retificador de onda completa com derivação central.
Juntando todos os dados do experimento com Ponte de Diodos o resultado fica conforme Tabela 2, 
abaixo:
	
	Calculado
(V)
	Medido
(V)
	Vi rms
	---
	14,3
	Vi máx
	19,09
	19,6
	Vo máx
	17,69
	18,2
	Vo cc s/ capacitor
	11,26
	11,1
	Vo cc c/ capacitor
	17,65
	17,5
	Vr pp c/ capacitor
	0,067
	1
Tabela 1 - Retificador de onda completa Ponte de Diodos.
V. CONCLUSÃO
Depois do término das experiências foi possível quanto ao funcionamento do circuito do retificador de onda completa utilizando dois diodos com TAP Center e quatro diodos com a Ponte Retificadora.
Foi possível compreender a natureza da tensão conduzida nos diodos, que é contínua e pulsante. Concebendo que este valor é variável no decorrer do tempo, não possuindo a característica de ser constante, apesar de ser contínuo. Nas práticas realizadas, utilizou-se o capacitor para aumentar a constância da forma de onda, efetuando o procedimento da filtragem capacitiva com sucesso. 
Apresentou-se o princípio de funcionamento dos diodos, tanto diretamente, quanto reversamente polarizados; abordando os métodos de medição das tensões em ambas as disposições. Além de apresentar os resultados da prática, verificando que os gráficos gerados são coerentes com os conteúdos estudados e com a abordagem teórica proposta.
Erros na leitura para as tensões se deve a calibragem do equipamento usado e as variações devido ao material dos componentes.
Os experimentos foram de suma importância para aprendermos a calcular a queda de tensão em um circuito retificador e verificarmos suas formas de ondas.
VI. REFERÊNCIAS
BOYLESTAD, R. e NASHEKSKI, L. “Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos”, 8a Edição, Editora PEARSON – Prentice Hall do Brasil, 2005.
MALVINO, A. P. e LEACH, D. P. “Eletrônica Digital - Princípios e Aplicações”, Vol. 1, São Paulo: Editora McGraw-Hill, 1987.
CIPELLI, Antônio Marco Vicari & SANDRINI, Valdir João. Teoria do desenvolvimento de Projetos de Circuitos Eletrônicos. 7.a ed. São Paulo, Érica, 1983, 580pp.