Estudos de Diodos e Retificação de Corrente

Prévia do material em texto

ROTEIRO DE ESTUDOS DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
UNIDADE I – ESTUDOS DOS DIODOS SEMICONDUTORES EM CC E CA
Funcionamento do diodo em corrente contínua
O diodo simples de silício é identificado pelo seguinte símbolo:
 
Como podemos observar trata-se de um componente eletrônico com dois terminais, um chamado anodo (com excesso de cargas elétricas positivas) e outro chamado de catodo (com excesso de cargas negativas). O componente formado por uma junção P-N.
De forma geral, denominamos o diodo simples como semicondutor, porque quando o anodo é ligado ao pólo positivo de uma fonte cc e o catodo ligado ao pólo negativo de uma fonte cc dizemos que o diodo está polarizado diretamente. 
Nessa situação, a barreira de potencial pode ser vencida pela circulação de cargas elétricas, porém essa circulação de carga exige que a fonte tenha tensão superior a 0,7V, porque a queda de tensão interna do diodo é de 0,7V em se tratando de diodos de silício.
Por outro lado, se o anodo for ligado ao pólo negativo da fonte e o catodo ligado ao pólo positivo da fonte diz-se que o diodo está polarizado inversamente e se comporta como uma chave aberta.
Podemos analisar a curva característica de um diodo através da figura abaixo:
Principais características elétricas de um diodo:
Limite no valor da corrente quando polarizado diretamente: Id
Limite no valor da tensão elétrica inversa: VR
Limite no valor da temperatura: oC
Uso prático do diodo
O diodo simples pode ser usado em muitas aplicações práticas dentre as quais poderíamos citar as seguintes:
Chave estática
Elemento de queda;
Eliminação de FCEM;
Elemento sensível à temperatura;
Proteção contra inversão de polaridade;
Transformação da ca em unidirecional pulsante;
 
 Proteção contra inversão de polaridade
Unidade de diodo de queda
Chave estática lógica
Retificação básica
Temporização
Eliminação da FCEM
1.2 Análise fasorial da corrente alternada
A geração da corrente alternada disponível na rede pública para uso em larga escala, graficamente apresenta-se no formato senoidal como segue abaixo. 
 
 
 Volts 
 Tempo
Para um gerador monofásico o neutro é referenciado ao potencial de terra, logo, no primeiro semiciclo da ca o outro condutor não aterrado assume valores variáveis e positivo ou negativo em relação ao neutro.
Como a ca é cíclica, no segundo semiciclo, o condutor não aterrado assume valores negativos em relação ao neutro aterrado.
Tecnicamente, aproveita-se os momentos de permanência das polaridades positiva e negativa com o uso de diodos, para se converter a tensão alternada senoidal em unidirecional pulsante.
Na sequência serão estudados os conversores ca/cc com uso dos diodos.
1,3 Retificação básica de meia onda monofásica
Diagrama típico:
Funcionamento:
Análises gráficas das tensões e correntes
Valor da tensão de saída: 
Vdc = 0,45 x Veficaz 
Idc = 0,45 x Ieficaz
1.4 Retificação básica de onda completa monofásica em ponte
Diagrama típico:
Funcionamento:
Análises gráficas das tensões e correntes
Valor da tensão de saída: 
Vdc = 0,9 x Veficaz 
Idc = 0,9 x Ieficaz
1.5 Retificação básica de meia onda trifásica:
Diagrama típico:
Funcionamento:
Análises gráficas das tensões e correntes
-
Valor da tensão de saída: 
 Vdc = 1,17 x Veficaz – fase/neutro
Idc = 1.17 x Ieficaz - I fase
1.6 Retificação básica de onda completa trifásica em ponte
Diagrama típico:
Funcionamento:
�
	Intervalo
	Fase (+)
	Fase (-)
	Diodos que funcionam
	Polaridade em X
	Polaridade em Y
	60º./120º.
	A
	B
	D1 e D6
	+
	-
	120º./180º.
	A
	C
	D1 e D2
	+
	-
	180º /240º.
	B
	C
	D3 e D2
	+
	-
	-240º./300º 
	B
	A
	D3 e D4
	+
	-
	300º./360º.
	C
	A
	D5 e D4
	+
	-
	360º./420º 
	C
	B
	D5 e D6
	+
	-
Análises gráficas das tensões e correntes
Valor da tensão de saída:
 Vdc = 1,35 x Veficaz – entre fases
Idc = 1,35 x Ieficaz – I de linha
1.7 Exercícios:
Seja uma bateria de 12V da qual precisamos retirar alimentação elétrica para um LED que funciona com 1,8V e consume 10mA. Calcule o valor da resistência e da potência do resistor para que esse circuito opere de modo satisfatório.
.Esboce a curva característica do diodo tipo IN4004, sabendo-se que ele é de silício e que suas principais especificações, obtidas em manual, são: Idmáx = 1 A e VRmáx = 400V.
.Imagine um circuito com uma bateria de 5V alimentando um resistor de 330 ohms através de um diodo de silício polarizado diretamente com tensão de operação valendo 0,7V. Determine:
O valor da tensão no resistor;
A corrente de operação do diodo;
Se o diodo for ideal, qual seria a máxima corrente no circuito?
O valor máximo da tensão sobre o diodo se acidentalmente for polarizado inversamente e tiver um comportamento ideal?
Trace a curva característica do diodo em um sistema de eixos cartesianos, usando os dados do enunciado e do item “b”.
No mesmo sistema de eixo esboce a reta de carga do diodo usando os dados dos itens “c” e “d”.
Determine o ponto “quiescente” do diodo como sendo a interseção da curva característica com a reta de carga.
.Em uma indústria, o ramal de alimentação é trifásico com tensão na linha de 380V. Esboce um modelo de retificação trifásica de meia onda para alimentar um motor cc de 10 kw/440v, calcule o valor da corrente que irá circular entre o conversor e o motor.