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� EMBED Word.Picture.8 ����UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA - UDESC FACULDADE DE ENGENHARIA DE JOINVILLE - FEJ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA I PROF.: CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO�� Roteiro-Relatório da Experiência No 3 “CIRCUITOS RETIFICADORES” COMPONENTES DA EQUIPE: ALUNOS NOTA 1 2 3 4 Prof.: Celso José Faria de Araújo 5 Data: ____/____/____ ___:___ hs OBJETIVOS: Montar e analisar circuitos retificadores com filtros RC INTRODUÇÃO TEÓRICA: O CIRCUITO RETIFICARDOR O Retificador de Meia-Onda Considere o circuito retificador de Meia-Onda mostrado na Figura 1 (a). Considerando a tensão vs senoidal do secundário do transformador como entrada para o circuito retificador, tem-se: vs = VS sen((t) V ou vs = VS sen(() V (1) (2) Para a maioria das aplicações rD << R e vo pode ser aproximado para (3) onde VDO = 0,7 ou 0,8 volts. Para este circuito a máxima tensão reversa que o diodo está submetido é dada por PIV = VS (4) entretanto é usualmente prudente selecionar um diodo que tenha uma tensão de ruptura de pelo menos 50% maior que PIV O ângulo de condução do diodo é dado por (5) Figura 1 – (a) Retificador de Meia-Onda. (b) Circuito Equivalente. (c) Característica de Transferência de Entrada-Saída. (d) Formas de Ondas da Entrada e Saída (rD<<R). O ciclo útil (Duty-Cycle) da tensão de saída é dado por (6) O valor médio VO (componente DC) e máximo VP de vo são: (7) (8) O pico de corrente no diodo é dado por (9) O Retificador de Onda-Completa Considere o circuito retificador de Onda-Completa mostrado na Figura 2 (a). Considerando a tensão vs senoidal do secundário do transformador como entrada para o circuito retificador, tem-se: vs = VS sen((t) V ou vs = VS sen(() V (10) (11) Para a maioria das aplicações rD << R e vo pode ser aproximado para: (12) onde VDO = 0,7 ou 0,8 volts. Para este circuito a máxima tensão reversa que o diodo está submetido é dada por PIV = 2VS - VDO (13) entretanto é usualmente prudente selecionar um diodo que tenha uma tensão de ruptura de pelo menos 50% maior que PIV O ângulo de condução para cada diodo é dado por: (14) O ciclo útil (Duty-Cycle) da tensão de saída é dado por: (15) Figura 2 – (a) Circuito Retificador de Onda-Completa (Secundário com Tap Central) (b) Característica de Transferência Entrada-Saída (c) Formas de Ondas de Entrada e Saída. O valor médio VO (componente DC) e máximo VP de vo são: (16) (17) O pico de corrente para cada diodo é dado por: (18) O Retificador de Onda-Completa Ponte Considere o circuito retificador de Onda-completa Ponte mostrado na Figura 3 (a). Considerando a tensão vs senoidal do secundário do transformador como entrada para o circuito retificador, tem-se: vs = VS sen((t) V ou vs = VS sen(() V (19) Figura 3 – (a) O Circuito Retificador de Onda-Completa Ponte. (b) Formas de Ondas de Entrada e Saída (20) Para a maioria das aplicações rD << R e vo pode ser aproximado para: (21) onde VDO = 0,7 ou 0,8 volts. Para este circuito a máxima tensão reversa que o diodo está submetido é dada por PIV = VS - VDO (22) entretanto é usualmente prudente selecionar um diodo que tenha uma tensão de ruptura de pelo menos 50% maior que PIV O ângulo de condução para cada diodo é dado por: (23) O ciclo útil (Duty-Cycle) da tensão de saída é dado por: (24) O valor médio VO (componente DC) e máximo VP de vo são: (25) (26) O pico de corrente em cada diodo é dado por (27) O FILTRO RC Considere o circuito retificador de Meia-Onda mostrado na Figura 4 (a). Pode-se facilmente notar que quando tem-se o retificador de Onda-Completa acoplado ao filtro RC apenas haverá uma mudança na forma de onda da saída que está mostrada na Figura 5 e a forma de onda de corrente em cada diodo permanece a mesma e está mostrada na Figura 4 (c).Tem-se que a tensão de saída média (componente DC) é dada por , (28) onde VP é a tensão de pico de saída dos circuitos retificadores e Vr é a tensão de ondulação (ripple) pico‑a‑pico dada por para retificador de Meia‑Onda e (29) para retificador de Onda‑Completa, (30) f é a a freqüência do sinal senoidal de entrada, C a capacitância do filtro e R a resistência de carga. O ângulo de condução para cada diodo é dado por (31) A corrente na carga R é dada por (32) Figura 4 – Circuito Retificador com Filtro RC com as Formas de Ondas de Tensão e Corrente considerando Diodo Ideal e RC>>T. Figura 5 – Formas de Ondas Enfatizando a Modificação na Tensão de Saída para o Retificador de Onda-Completa Os valores das correntes média IDDC (componente DC) e máxima IDmáx nos diodos são: para retificador de Meia‑Onda, (33) para retificador de Meia‑Onda, (34) para retificador de Onda‑Completa e (35) para retificador de Onda‑Completa (36) MATERIAL UTILIZADO Transformador 220 Vrms 15+15Vrms (3A) Gerador de Funções (Tensão senoidal) Resistores: 100(-10W; 1K(-1W; 1(-1/8W Capacitores: 100(F-25V; 470(F-25V; 1000(F-25V Multímetros: 1 Amperímetro; 1 Voltímetro; 1 Ohmímetro Diodos: 4 x 1N4007 Osciloscópio: Duplo traço (dois canais) PRÉ-RELATÓRIO Ler o item 6 (Parte Experimental) e resolver teoricamente os circuitos propostos com os valores nominais para os parâmetros necessários preenchendo as Tabelas nas linhas que se referem aos valores calculados. Utilizar VDO = 0,7 V. � PARTE EXPERIMENTAL: RETIFICADOR MEIA-ONDA COM FILTRO RC Monte o circuito retificador mostrado na Figura 6 (isole uma das extremidades e utilize o “TAP” central com a outra extremidade restante do secundário do transformador como entrada do retificador) Figura 6 – Circuito Retificador de Meia-Onda com filtro RC na Saída O valor do resistor RS é de 1(. Porém como ele será utilizado para a realização da medida indireta da corrente no diodo faz-se necessário medir seu valor para ter-se uma melhor precisão na corrente, pois “iD = vab/RS”. RS = ________ ( Utilizando o multímetro e um osciloscópio faça as medidas de modo a preencher a Tabela 1 (lembre-se que o resistor Rs de 1( foi inserido para possibilitar a medida da corrente de pico no diodo e observar sua forma de onda). Obs.: Quando não estiver observando a forma de onda de corrente no diodo remova Rs e faça um curto-circuito entre os pontos “a” e “b” do circuito. VALORES MEDIDOS VALORES ESTIMADOS R (() C ((F) VPS (V) V0DC (V) Vr (V) PIV (V) IDMáx (mA) t( (ms) ÂD (o) V0DC (V) Vr (V) PIV (V) IDMáx (mA) ÂD (o) 100 0 100 1000 1K 100 1K 470 Tabela 1 – Retificador de Meia-Onda com Filtro VPS=Tensão de Pico no Secundário do Transformador; V0DC=Tensão DC na carga (Saída); Vr=Tensão de Ripple (ondulação) pico-à-pico na carga; PIV=Tensão máxima reversa no diodo; IDmáx=Corrente máxima no diodo; t(=Tempo de condução do diodo por ciclo; ÂD=Ângulo de condução por ciclo=360x60xt( Faça um esboço, utilizando o espaço reservado na Figura 7, das forma de ondas de tensão e corrente observadas no osciloscópio para o caso 1K( e 100(F. Figura 7 – Esboço para Tensão e Corrente do Circuito Retificador de Meia-Onda RETIFICADOR DE ONDA-COMPLETA COM FILTRO RC Monte o circuito retificador mostrado na Figura 8. Figura 8 – Circuito Retificador de Onda-Completa com Filtro RC O valor do resistor RS é de 1(. Porém como ele será utilizado para a realização da medida indireta da corrente no diodo faz-se necessário medir seu valor para ter-se uma melhor precisão na corrente, pois “iD = vab/RS”. RS = ________ ( Utilizando o multímetro eum osciloscópio faça as medidas de modo a preencher a Tabela 1 (lembre-se que o resistor Rs de 1( foi inserido para possibilitar a medida da corrente de pico nos diodos e observar sua forma de onda). Obs.: Quando não estiver observando a forma de onda de corrente nos diodos remova Rs e faça um curto-circuito entre os pontos “a” e “b” do circuito. VALORES MEDIDOS VALORES ESTIMADOS R (() C ((F) VPS (V) V0DC (V) Vr (V) PIV (V) IDMáx (mA) t( (ms) ÂD (o) V0DC (V) Vr (V) PIV (V) IDMáx (mA) ÂD (o) 100 0 100 1000 1K 100 1K 470 Tabela 2 – Retificador de Onda-Completa com Filtro VPS=Tensão de Pico no Secundário do Transformador; V0DC=Tensão DC na carga (Saída); Vr=Tensão de Ripple (ondulação) pico-à-pico na carga; PIV=Tensão máxima reversa no diodo; IDmáx=Corrente máxima no diodo; t(=Tempo de condução do diodo por ciclo; ÂD=Ângulo de condução por ciclo=360x60xt( Faça um esboço, utilizando o espaço reservado na Figura 9, das forma de ondas de tensão e corrente observadas no osciloscópio para o caso 1K( e 100(F. Figura 9 – Esboço para Tensão e Corrente do Circuito Retificador de Onda-Completa � RETIFICADOR DE ONDA-COMPLETA PONTE COM FILTRO RC Monte o circuito retificador mostrado na Figura 10. Figura 10 – Circuito Retificador de Onda-Completa Ponte com Filtro RC O valor do resistor RS é de 1(. Porém como ele será utilizado para a realização da medida indireta da corrente no diodo faz-se necessário medir seu valor para ter-se uma melhor precisão na corrente, pois “iD = vab/RS”. RS = ________ ( Utilizando o multímetro e um osciloscópio faça as medidas de modo a preencher a Tabela 1 (lembre-se que o resistor Rs de 1( foi inserido para possibilitar a medida da corrente de pico nos diodos e observar sua forma de onda). Obs.: Quando não estiver observando a forma de onda de corrente nos diodos remova Rs e faça um curto-circuito entre os pontos “a” e “b” do circuito. VALORES MEDIDOS VALORES ESTIMADOS R (() C ((F) VPS (V) V0DC (V) Vr (V) PIV (V) IDMáx (mA) t( (ms) ÂD (o) V0DC (V) Vr (V) PIV (V) IDMáx (mA) ÂD (o) 100 0 100 1000 1K 100 1K 470 Tabela 3 – Retificador de Onda-Completa Ponte com Filtro VPS=Tensão de Pico no Secundário do Transformador; V0DC=Tensão DC na carga (Saída); Vr=Tensão de Ripple (ondulação) pico-à-pico na carga; PIV=Tensão máxima reversa no diodo; IDmáx=Corrente máxima no diodo; t(=Tempo de condução do diodo por ciclo; ÂD=Ângulo de condução por ciclo=360x60xt( Faça um esboço, utilizando o espaço reservado na Figura 11, das forma de ondas de tensão e corrente observadas no osciloscópio para o caso 1K( e 100(F. Figura 11 – Gráfico para Tensão e Corrente do Circuito Retificador de Onda-Completa Ponte QUESTIONÁRIO O experimento se mostrou válido? Explique por que? Comente os resultados, erros encontrados e possíveis fontes de erros. �PAGE �15� Página � PAGE \* MERGEFORMAT �1�/� NUMPAGES \* MERGEFORMAT �15� Circuitos Retificadores com Filtro RC Laboratório de Eletrônica I _999169621.unknown _999170759.unknown _999172158.unknown _999174190.unknown _999177175.unknown _1087127934.doc t Tensão na Saída Corrente nos diodos t T T _1087127942.doc t Tensão na Saída Corrente nos diodos t T T _999174368.unknown _999173380.unknown _999173809.unknown _999173849.unknown _999173511.unknown _999173236.unknown _999171607.unknown _999171915.unknown _999170788.unknown _999169892.unknown _999170614.unknown _999170722.unknown _999170262.unknown _999169875.unknown _999168062.unknown _999169122.unknown _999168300.unknown _999168463.unknown _999167201.unknown _999167941.unknown _999166681.unknown _997513608.doc �EMBED Word.Picture.8��� _983784040.doc
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