Exp_3___Circuitos_Retificadores_com_filtro_RC

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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.
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
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Circuitos Retificadores com Filtro RC		Laboratório de Eletrônica I
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Corrente nos diodos
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