S4_Apostila

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Cursos de Engenharias: 
Automação, Mecatônica e Telecomunicações 
 
 
Eletrônica de Potência e Acionamentos 
Elementos Básicos 
(Preliminar) 
 
Prof. Luiz Bizerra de Aguiar 
 
 
 
Agosto 2019 
 
 
1 
 
 
APRESENTAÇÃO 
 
Este texto sobre eletrônica de potência e acionamentos é orientado para os 
cursos de Engenharias de Automação, Mecatônica e Telecomunicações. Tem como 
objetivo apresentar os elementos básicos sobre a eletrônica de potência e suas 
aplicações em acionamentos elétricos, permitindo a compreensão dos problemas 
envolvidos para sua utilização especialmente na áreas de automação e mecatrônica. 
São apresentados vários tópicos sobre a eletrônica, envolvendo conceitos e 
características dos seus componentes, os diodos, transistores e tiristores, 
direcionados especialmente para as aplicaçõesas em acionamentos, assim como 
alguns aspectos básicos sobre as máquinas elétrica acionadas. Pressupõem-se já 
adquiridos os conhecimentos básicos sobre os fundamentos da eletricidade, os 
princípios da eletrônica analógica, além do que é vistos em disciplinas relacionadas a 
Física e Matemática. 
Os assuntos apresentados podem dar suporte a outras disciplinas que estão 
relacionadas às aplicações da eletrônica em geral, especialmente nos sistema que 
envolvem controle e automação, como nos equipamentos e sistemas eletrônicos 
empregados na indústria, na informática e nas telecomunicações. 
 Trata-se, portanto, de um texto orientativo para os alunos das Engenharias 
mencionadas, que deve ser complementado com resoluções de exercícios, 
discussões em sala de aula, elaboração de projetos e consultas às referências 
indicadas. 
 
Prof. Luiz Bizerra de Aguiar 
Agosto de 2019 
 
 
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 ÌNDICE 
 
1. DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES ............................................................... 3 
1.1 Introdução Geral à Eletrônica de Potência........................................................ 3 
1.2 Dispositivos Básicos: Diodos e Transistores................................................... 10 
1.3 Circuitos Retificadores Básicos........................................................................ 21 
1.4 Tiristores e Componentes Derivados .............................................................. 29 
2. COMUTAÇÃO CC ............................................................................................ 42 
2.1 Retificadores Monofásicos não Controlados .................................................. 42 
2.2 Retificadores Trifásicos não Controlados ....................................................... 51 
2.3 Conversores CC-CC ....................................................................................... 56 
2.4 Reguladores Abaixadores e Elevadores ......................................................... 58 
3. CONTROLE DE TENSÃO CA .......................................................................... 63 
3.1 Retificadores Monofásicos Controlados .......................................................... 63 
3.2 Retificadores Trifásicos Controlados ............................................................... 72 
3.3 Controladores de Tensão CA .......................................................................... 81 
3.4 Fontes e Chaves Estáticas .............................................................................. 89 
4. INVERSORES .................................................................................................. 97 
4.1 Tipos de Inversores.......................................................................................... 97 
4.2 Inversores Monofásicos ................................................................................... 97 
4.3 Inversores Trifásicos ...................................................................................... 100 
4.4 Inversores PWM ............................................................................................ 102 
5. APLICAÇÕES PRÁTICAS .............................................................................. 105 
5.1 Princípios dos Acionamentos ........................................................................ 105 
5.2 Controle das Máquinas CC ........................................................................... 111 
5.3 Partida e Controle do Motor de Indução ....................................................... 121 
5.4 Controle das Máquinas Síncronas ................................................................ 131 
GLOSSÁRIO ...................................................................................................... 141 
REFERÊNCIAS .................................................................................................. 145 
 
3 
 
 
1. DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES 
Inicialmente pode-se apresentar os objetivos da eletrônica de potência, no 
contexto da eletrônica em geral, com seus dispositivos semicondutores, os diodos, os 
transistores e os tiristores. 
1.1 Introdução Geral à Eletrônica de Potência 
A Eletrônica pode ser dividida basicamente em Eletrônica Analógica e 
Eletrônica Digital tratando, em geral, de sinais com baixo valor de energia. Uma área 
da Eletrônica que tem se desenvolvido cada vez mais trata de sinais com energia 
relativamente mais elevada, podendo-se dizer sinais de potência. Essa área constitui-
se na chamada Eletrônica de Potência. 
A Eletrônica de Potência é, portanto, a área da eletrônica que se ocupa dos 
processos que envolvem a energia elétrica, como a conversão de energia e o controle 
de equipamentos, com dispositivos eletrônicos, em geral da Eletrônica Analógica, mas 
pode também incorporar elementos da Eletrônica Digital. Com isso, tem como 
finalidade obter maior eficiência, com menores perdas nos processos e qualidade da 
energia. 
Os métodos empregados em Eletrônica de Potência baseiam-se na utilização 
de dispositivos semicondutores operados em regime de chaveamento para realizar o 
controle do fluxo de energia e a conversão de formas de onda de tensões e correntes 
entre fontes e cargas. 
Dispositivos semicondutores como os diodos, os transistores e os tiristores são 
fabricados especialmente para funcionar sob condições de potência mais elevada que 
as normais dos circuitos eletrônicos. 
Os componentes eletrônicos utilizados na Eletrônica de Potência são 
normalmente operados apenas no modo de chaveamento, tipo liga / desliga, sendo 
geralmente otimizados para este tipo de operação. A maioria deles não deve ser 
usada no modo de operação linear. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletr%C3%B4nica
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Convers%C3%A3o_de_energia&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Convers%C3%A3o_de_energia&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/wiki/Efici%C3%AAncia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Qualidade
http://pt.wikipedia.org/wiki/Semicondutores
http://pt.wikipedia.org/wiki/Chaveamento
http://pt.wikipedia.org/wiki/Semicondutores
http://pt.wikipedia.org/wiki/Componentes_eletr%C3%B4nicos
http://pt.wikipedia.org/wiki/Chaveamento
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Opera%C3%A7%C3%A3o_linear&action=edit&redlink=1
4 
 
O desenvolvimento da Eletrônica de Potência proporcionou uma alternativa 
vantajosa para o processamento de energia, devido à baixa perda de energia no 
chaveamento somada à pouca necessidade de manutenção das chaves 
semicondutoras. 
Embora a ideia de conversão de energia através do chaveamento surgisse no 
início do século passado, somente com a invenção do tiristor, na década de 50 iniciou-
se, propriamente dito, o desenvolvimento da Eletrônica de Potência, encontrando-se 
atualmente suas aplicações em muitas áreas. 
Aplicações da Eletrônica de Potência: 
A Eletrônica de Potência encontra aplicações em qualquer campo que 
requeira conversão e controle de potência elétrica, destacando-se os sistemas 
industriais e os sistemas de energia, envolvendo baixas potências e potênciasmuito elevadas. 
Os esquemas de eletrônica de potência são encontrados, por exemplo, 
em uma grande quantidade de equipamentos industriais, de motores pequenos, 
com menos de 1 HP, a acionadores industriais, com centenas e até alguns 
milhares de HP, e em fontes de alimentação reguladas CC de baixa potência. 
 Encontram-se também esquemas em sistemas de transmissão de 
energia em corrente contínua de alta tensão, até mesmo ultrapassando 
potências de 1000 MW, assim como em reguladores de iluminação de baixa 
potência a compensadores estáticos VAR com capacidade de centenas de 
MVAr em sistema de potência. 
As aplicações da Eletrônica de Potência são, portanto, principalmente em 
acionamentos de máquinas elétricas e cargas de grande potência, em corrente 
contínua ou alternada, através do uso de diodos, transistores e tiristores de alta 
capacidade. 
O condicionamento da energia elétrica é todo processo que visa adequar o 
fornecimento de energia às necessidades da carga e/ou melhorar a qualidade da 
energia absorvida da rede elétrica. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Chaveamento
http://pt.wikipedia.org/wiki/Chaveamento
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tiristor
http://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina
http://pt.wikipedia.org/wiki/Electricidade
http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_cont%C3%ADnua
http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_cont%C3%ADnua
http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternada
http://pt.wikipedia.org/wiki/Transistor
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tiristor
5 
 
A Eletrônica de Potência lida com o condicionamento da energia elétrica 
por meio circuitos eletrônicos denominados conversores estáticos que permitem 
converter a energia elétrica de corrente alternada para corrente contínua, como 
também de corrente contínua para corrente alternada. 
Dentre os dispositivos e equipamentos industriais dotados de eletrônica de 
potência estão as fontes chaveadas, os conversores de frequência e dispositivos 
de partida suave (soft-starter) utilizados para controlar principalmente o 
funcionamento de motores elétricos. 
Importância da Eletrônica de Potência: 
A Importância da Eletrônica de Potência pode ser observada através de sua 
utilização em diversas áreas de atividades, onde aparecem algumas de suas 
aplicações: 
Área residencial e comercial: iluminação com reatores eletrônicos, 
computadores pessoais, equipamentos eletrônicos de entretenimento, elevadores, 
sistemas ininterruptos de energia (no-break) e equipamentos de escritório; 
Área industrial: acionamento de bombas, compressores, ventiladores, 
máquinas ferramentas, iluminação, aquecimento indutivo e soldagem; 
Em transportes: veículos elétricos, carga de baterias, locomotivas e metrô; 
Nos sistemas elétricos: transmissão em altas tensões CC, fontes de energia 
alternativa (vento, solar, etc.) e armazenamento de energia; 
Atividades aeroespaciais: sistema de alimentação de satélites, sistema de 
alimentação de naves e aviação em geral; 
Telecomunicações: carregadores de baterias, fontes de alimentação CC e 
sistemas ininterruptos de energia (UPS). 
Dispositivos e Circuitos Básicos 
A Eletrônica de Potência utiliza vários dispositivos ou componentes básicos 
nos circuitos de potência. 
A transferência de potência elétrica de uma fonte para uma carga pode ser 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Conversores_est%C3%A1ticos
http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternada
http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_cont%C3%ADnua
http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternada
http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_cont%C3%ADnua
http://pt.wikipedia.org/wiki/Conversor_de_frequ%C3%AAncia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Soft-starter
http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico
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controlada pela variação da tensão de alimentação, através de transformador 
variável, ou pela inserção de um regulador, como um reostato, um reator variável 
ou uma chave. 
Os dispositivos semicondutores utilizados como chaves têm a vantagem 
pelo porte pequeno, baixo custo, alta eficiência e utilização para o controle 
automático da potência. 
Reostato e chave como dispositivo de controle: 
Um exemplo com um circuito simples pode ilustrar como pode ser feito o 
controle de uma carga utilizando um reostato, conforme mostra a Figura 1.1. 
 
Figura 1.1 - Circuito com um reostato controlando uma carga 
 Quando a resistência R1 tem valor igual a zero a carga recebe toda a 
potência e quando tem valor máximo a potência entregue à carga é praticamente 
igual a zero. 
Nas aplicações em que a potência a ser controlada é grande, a eficiência 
de conversão é importante, pois uma eficiência baixa significa grandes perdas e 
gera calor, que tem de ser removido do sistema para evitar superaquecimento. 
Outro exemplo simples pode ser ilustrado com uma chave usada para o 
controle da carga, como mostra a Figura 1.2. 
7 
 
 
Figura 1.2 - Circuito com chave controlando uma carga 
Quando a chave está ligada, um máximo de potência é transferido para a 
carga. A perda de potência na chave é nula, pois não há tensão sobre ela. 
Quando a chave está desligada, não há potência entregue à carga. Nesse caso 
não há perda de potência na chave, pois não passa nenhuma corrente por ela. 
A eficiência da chave é, portanto, de 100%, porque ela não consome 
energia em nenhum um dos dois casos. 
Dispositivos e circuitos de potência: 
Os dispositivos e os circuitos da Eletrônica de Potência são compostos por 
semicondutores de potência e elementos passivos (indutores, capacitores e 
resistores), podendo assumir várias configurações em função das características de 
tensão, corrente e frequência da fonte de alimentação e da carga. 
Os circuitos de potência são chamados de conversores estáticos por não 
conter partes móveis. Eles podem ser classificados como: conversores CA – CC 
(retificadores), conversores CC – CA (inversores), conversores CC – CC 
(choppers) e conversores CA – CA (ciclo conversores e controladores CA). 
Os conversores estáticos utilizados para acionamento com velocidade 
variável de motores de indução são chamados comercialmente de conversores de 
frequência, ou simplesmente inversores. Em sua maioria, são conversores CA – CA 
em dois estágios, formados de retificadores associados a inversores. 
Para entender as diversas topologias dos conversores estáticos e seus 
funcionamentos é importante que se conheça bem os dispositivos semicondutores 
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que compõem a parte ativa destes conversores, através de suas características de 
tensão, corrente, comando e velocidade de comutação. 
Os sistemas de Eletrônica de Potência alem da parte de conversão de energia 
utiliza filtros para reduzir ruídos e harmônicos de tensão e corrente gerados pelo 
circuito de potência, que operam em regime chaveado. Utiliza também circuitos de 
comando, para impor ao semicondutor do conversor sua entrada em condução ou 
bloqueio, e de realimentação e controle, que mantém o sistema operando no ponto 
desejado, mesmo com mudanças na entrada (fonte) ou na saída (carga). 
Tipos de circuitos de potência: 
Os circuitos de Eletrônica de Potência podem ser divididos, com mais 
detalhes, nas seguintes categorias: 
• Retificadores não controlados (CA para CC) - O retificador não 
controlado converte uma tensão monofásica ou trifásica em uma tensão DC. 
Para essa conversão de potência são usados diodos como elementos de 
retificação; 
• Retificadores controlados (CA para CC) - O retificador controlado 
converte uma tensão monofásica ou trifásica em uma tensão DC variável. Para 
essa conversão de potência e controle são usados SCR como elementos de 
retificação; 
• Choppers CC (CC para CC) - O chopper CC converte uma tensão CC 
fixa em tensões CC variáveis; 
• Controladores de tensão CA (CA para CA) - O controlador de tensão 
CA converte uma tensão CA fixa em uma tensão CA variável na mesma 
frequência. Há dois métodos básicos utilizados em controladores de tensão CA: 
controle liga-desliga e controlede fase; 
• Inversores (CC para CA) - O inversor converte uma tensão CC fixa em 
uma tensão monofásica ou trifásica CA, fixa ou variável, e com frequências 
também fixas ou variáveis. 
• Conversores cíclicos (CA para CA) - O conversor cíclico converte uma 
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tensão e frequência CA fixa em uma tensão e frequência CA variável. Essa 
conversão pode ser obtida de forma indireta, primeiramente por meio de uma 
retificação CA para CC e depois retomando de CC para CA, na frequência 
desejada. 
• Chaves estáticas (CA ou CC) - Os dispositivos eletrônicos de potência 
como o SCR e o TRIAC podem ser operados como chaves CA ou CC, 
substituindo, dessa maneira, as chaves mecânicas e eletromagnéticas 
tradicionais. 
Chaves semicondutoras: 
Em Eletrônica de Potência, os semicondutores podem ser considerados como 
chaves, podendo estar no estado fechado ou conduzindo (ON) e aberto ou bloqueado 
(OFF). Podem ser divididos em três grupos de acordo com o grau de controlabilidade. 
Esses grupos são: 
• Chaves não controladas: estado ON e OFF, dependendo do circuito de 
potência. Ex.: diodos; 
• Chaves semi-controladas: estado ON controlado por um sinal externo e OFF 
dependendo do circuito de potência. Ex.: SCR, TRIAC; 
• Chaves Controladas: os estados ON e OFF são controlados por sinal externo. 
Ex.: Transistor (BJT), MOSFET, IGBT, GTO. 
Conversores de potência e aplicações: 
Alguns tipos de aplicações dos conversores de potência são indicados a 
seguir: 
• Retificador não controlado: Fonte CC para circuitos eletrônicos; 
• Retificador controlado: Controle de velocidade de motor CC a partir de 
uma fonte CA, controle de velocidade para ferramentas elétricas portáteis, 
transmissão CC em alta tensão; 
• Chopper CC: Controle de velocidade de motor CC a partir de fonte CC, 
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fonte de alimentação chaveada; 
• Controlador de tensão CA: Chave para regulagem de iluminação, 
Controle de aquecedores, controle de velocidade para aparelhos 
eletrodomésticos, controle para potência reativa, partida leve para motores de 
indução; 
• Inversor: Fonte de alimentação de funcionamento contínuo (UPS) 
controle de velocidade de motores CA trifásicos, aquecimento por indução; 
• Conversor cíclico: Controle de velocidade de motores AC, fonte de 
frequência constante para aeronaves; 
• Chave estática: Substituição de chaves mecânicas e eletromagnéticas. 
 
1.2 Dispositivos Básicos: Diodos e Transistores 
Materiais semicondutores: 
Os materiais semicondutores são os que apresentam uma resistividade 
elétrica intermediária entre os materiais condutores e aos materiais isolantes, 
apresentando algumas propriedades específicas. Os semicondutores mais comuns 
são: o germânio (Ge) e o silício (Si). O átomo semicondutor é classificado como 
tetravalente porque apresenta quatro elétrons na camada de valência. 
Os semicondutores são os materiais empregados na obtenção dos 
componentes básicos da Eletrônica, em particular da Eletrônica de Potência: são 
os diodos, os transistores e os tiristores. 
Junção pn e Diodos: 
O diodo semicondutor é um dispositivo ou componente eletrônico composto 
de cristal semicondutor de silício ou germânio numa película cristalina cujas faces 
opostas são dopadas por diferentes gases durante sua formação. 
A junção pn é o processo utilizado para a fabricação de componentes ou 
dispositivos eletrônicos. O nome diodo de junção deriva do processo de junção pn. A 
função do diodo de junção é permitir que a corrente elétrica, contínua ou alternada, 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Componente_eletr%C3%B4nico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Cristal
http://pt.wikipedia.org/wiki/Semicondutor
http://pt.wikipedia.org/wiki/Sil%C3%ADcio
http://pt.wikipedia.org/wiki/Germ%C3%A2nio
http://pt.wikipedia.org/wiki/G%C3%A1s
11 
 
passe somente em um único sentido. Esta operação é chamada de retificação. 
O diodo retificador é um dispositivo eletrônico formado por duas pastilhas em 
uma junção pn, sendo representado conforme a Figura 1.3. Sua função é permitir à 
passagem de corrente elétrica somente em um único sentido. Pode ser fabricado a 
partir do cristal de silício ou germânio. 
 
Figura 1.3 – Representação do diodo retificador 
O terminal da pastilha p chama-se anodo (sinal positivo) e o outro terminal 
chama-se de catodo (sinal negativo). O símbolo é semelhante a uma flecha indicando 
o sentido da corrente elétrica do positivo para o negativo. 
Somente há passagem de corrente elétrica se o diodo estiver polarizando 
diretamente. 
O diodo polarizado diretamente é como uma chave fechada e o diodo polarizado 
reversamente como uma chave aberta, conforme mostram os circuitos da Figura 1.4. 
 
Figura 1.4 – Diodos polarizados 
12 
 
A Figura 1.5 mostra algumas formas físicas dos diodos. 
 
Figura 1.5 – Formas físicas de diodos 
Comportamento elétrico do diodo: 
A compreensão do funcionamento do diodo pode ser através da análise da sua 
curva característica mostrada na Figura 1.6. 
 
Figura 1.6 – Curva característica do diodo 
Quando a tensão entre o anodo e o catodo for positiva e maior que determinado 
valor (em torno de 0,7 V), o diodo está diretamente polarizado e está no estado de 
condução, isto é, começa a conduzir corrente com uma pequena tensão sobre ele. 
Quando o diodo é reversamente polarizado, ou seja a tensão entre anodo e 
catodo é negativa, ele está no estado de corte, bloqueando a passagem de corrente 
no sentido reverso. 
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 Transistores: 
O transistor é um componente eletrônico semicondutor, que funciona como 
resistência de transferência (transfer resistor). Os transistores têm sido o principal 
responsável pela revolução da eletrônica desde a década de 1960, sendo utilizado 
principalmente como amplificador e interruptor de sinais elétricos. 
Os transistores básicos são dos tipos bipolares e de efeito de campo. 
Transistor bipolar de junção – BJT: 
O transistor bipolar de junção – BJT (Bipolar Junction Transistor) está 
relacionado à sua construção. O conceito bipolar decorre de esses transistores serem 
formados pela junção de dois materiais do tipo n com outro material do tipo p, ou dois 
materiais do tipo p com outro material do tipo n. 
O transistor bipolar de junção é, portanto, um dispositivo semicondutor de três 
camadas que consistem em duas camadas tipo n e um tipo p, ou duas tipo p e uma 
tipo n. O primeiro é chamado de transistor npn e o segundo transistor pnp. 
A Figura 1.7 mostra as configurações correspondentes a esses tipos de 
transistores. A parte central forma a base e as outras duas partes constituem o 
emissor e o coletor. 
 
Figura 1.7- Configurações de transistores 
 O emissor tem a função de emitir elétrons na base, que permite que a maioria 
dos elétrons injetados passe para o coletor, que coleta os elétrons vindos da base. 
Os transistores bipolares podem ser polarizados diretamente e reversamente. A 
Figura 1.8 ilustra a forma de polarização direta do transistor. 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Componente_eletr%C3%B4nico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletr%C3%B4nica
http://pt.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9cada_de_1960
14 
 
 
Figura 1.8 - Polarização direta do transistor. 
O diodo BE está polarizado diretamente, enquanto que o diodo BC está 
polarizado reversamente. É dessa forma que um transistor funciona. Um fluxo estável 
de elétrons sai do terminal negativo da fonte V1 e entra na região do emissor. A 
polarização direta VBE força esses elétrons do emissor a entrarem na região da base. 
Na maioria dos transistores, mais de 95 % dos elétrons que são injetados no 
emissor fluem para o coletor e menos de 5 % conseguem preencher as lacunas da 
base e fluir para fora pelo terminal externo da base. 
Uma forma de se visualizar como um transistor funciona é através das curvas de 
coletor, gráficos que relacionam as correntes com as tensões do transistor conforme 
mostra a Figura 1.9. 
 
Figura 1.9 - Curvas características de coletordo transistor bipolar 
Essa curva mostra como um transistor funciona tipicamente como fonte de 
corrente. A corrente de coletor é praticamente constante entre o joelho e a região de 
ruptura, mesmo com a variação do Voe (tensão entre coletor e emissor). A corrente de 
coletor varia proporcionalmente à corrente de base. 
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Transistores especiais são considerados os tipos de transistores que dependem 
de um só tipo de carga sendo, portanto unipolares. Há dois tipos básicos: os 
transistores de efeito de campo de junção (JFET) e os transistores de efeito de campo 
de óxido metálico (MOSFET). 
Transistores de Efeito de Campo de Junção – JFET: 
O transistor de efeito de campo de junção, JFET (Junction Field Effect 
Transistor) é mostrado na Figura 1.10 com sua estrutura e o símbolo utilizado. 
 
Figura 1.10 - Estrutura e símbolo de um transistor JFET. 
A condução se dá pela passagem de portadores de carga da fonte (S - Source) 
para o dreno (D), através do canal entre os elementos da porta (G - Gate). 
O transistor pode ser um dispositivo com canal n (condução por elétrons) ou 
com canal p (condução por lacunas). O que for dito sobre o dispositivo com canal n 
aplica-se ao dispositivo com canal p, com sinais opostos de tensão e corrente. 
A polarização convencional de um JFET com canal n pode ser vista na Figura 
1.11. Uma alimentação positiva VDD é ligada entre o dreno e a fonte, estabelecendo 
um fluxo de corrente através do canal. Esta corrente também depende da largura do 
canal. 
16 
 
 
Figura 1.11 - Polarização convencional de um JFET 
Transistores de Efeito de Campo de Óxido Metálico – MOSFET: 
O MOSFET (Metal Oxid Semiconductor Field Effect Transistor) é um transistor 
de óxido de semicondutor e metal que tem uma fonte, uma porta e um dreno. A 
diferença básica para o JFET é porta isolada eletricamente do canal. Por isso, a 
corrente de porta é extremamente pequena, para qualquer tensão positiva ou 
negativa. 
A Figura 1.12 mostra um MOSFET de modo depleção canal n e o seu símbolo. 
O substrato em geral é conectado a fonte (pelo fabricante). 
 
 
Figura 1.12 - MOSFET de modo depleção canal n e o seu símbolo 
Em algumas aplicações usa-se o substrato para controlar também a corrente 
de dreno. Neste caso o encapsulamento tem quatro terminais. 
Os elétrons livres podem fluir da fonte para o dreno através do material n. A 
região p é chamada de substrato, e ela cria um estreitamento para a passagem dos 
elétrons livres da fonte ao dreno. 
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 O transistor como chave: 
Um transistor pode operar como chave eletrônica, bastando para tal polarizá-lo 
de forma conveniente: corte ou saturação. 
Quando um transistor está saturado opera como um curto (chave fechada) 
entre o coletor e o emissor de forma que VCE  0 V e quando está no corte, opera 
como um circuito aberto (chave aberta) entre o coletor e o emissor, de forma que VCE 
VCC. No ponto de saturação (chave fechada) a corrente de base é alta (IB SAT) e no 
ponto de corte (chave aberta) a corrente de base é zero. 
A Figura 1.13 mostra um transistor operando como chave eletrônica e sua 
respectiva reta de carga. 
 
Figura 1.13 - Transistor operando como chave eletrônica 
Quando a tensão de entrada for zero, o transistor estará em corte. Neste caso 
ele se comporta como uma chave aberta. Sem nenhuma corrente pelo resistor do 
coletor, a tensão de saída iguala-se a +15 V. 
Quando a tensão de entrada for +5V, o transistor estará saturado (considerando-
se os valores de Rb e Rc adequados ). Neste caso, ele se comporta como uma chave 
fechada. Com uma intensa corrente pelo resistor do coletor, a tensão de saída iguala-
se a 0 V, pois a queda de tensão Vce iguala-se a zero. 
O transistor operando como chave só pode assumir os estados de saturação e 
corte, e nunca um estado intermediário. Em nível de projeto, uma maneira de se 
garantir que o transistor opere como chave é provocar no componente uma saturação 
forte, ou seja, projetar o circuito com uma corrente de base suficientemente alta para 
18 
 
que Ic seja máxima quando da saturação. 
O transistor como amplificador: 
O esquema da Figura 1.14 ilustra um transistor operando como amplificador. 
 
Figura 1.14 - Transistor operando como amplificador 
Nesse tipo de circuito, a malha Rb1 - Rb2 é ajustada de modo que na condição 
de repouso (Vin = 0), a tensão Vce seja igual à metade da tensão Vcc. O ponto da 
reta de carga onde o transistor opera nestas condições é chamado de ponto 
quiescente. 
Quando a tensão na entrada sofre variação, a tensão na saída acompanha a 
entrada, porém com a fase do sinal invertida. Um circuito desse tipo é amplificador, 
pois serve para aumentar a amplitude do sinal de entrada. 
Os capacitores C1 e C2 são usados para desacoplar a componente DC das 
fontes de sinal. Esse tipo de circuito é muito comum em aplicações de áudio, vídeo, 
instrumentação etc. 
Transistor como fonte de corrente: 
Com a inclusão de um resistor do emissor à terra ao circuito do transistor 
operando como chave, obtém-se um circuito que se constitui num transistor que opera 
como fonte de corrente, uma vez que a corrente de coletor se mantém constante para 
uma vasta gama de CC e variações de VCC. 
A Figura 1.15 mostra o circuito resultante. 
19 
 
 
Figura 1.15 - Transistor como fonte de corrente 
Nestas condições, presume-se o circuito operando em qualquer ponto da reta 
de carga (ponto Q), dependendo da corrente necessária. A Figura 1.16 ilustra a reta 
de carga, onde a corrente IC é calculada da mesma forma seguindo o procedimento 
anterior, porém com a inclusão do resistor de emissor: IC = VCC / (RC + RE) 
 
Figura 1.16- Ilustração de uma reta de carga 
Os transistores bipolares são os mais comuns e servem como base dos 
circuitos com semicondutores controlados. Os transistores unijunção são aplicados 
em circuitos osciladores e são compostos de uma única junção p-n. e os transistores 
FET, que funcionam através de um princípio de efeito de campo elétrico em um pórtico 
da pastilha, são muito empregados em circuitos de sinais muito pequenos, onde 
sensibilidade e alta impedância de entrada são necessárias. 
Um transistor permite, portanto, o controle de corrente a partir de pequenas 
variações de tensão. A corrente efetivamente aplicada à base, Ib, é pequena em 
20 
 
comparação à corrente que passa pelo emissor, Ie, fornecido pela junção base-coletor. 
O transistor é tanto mais eficiente quanto maior for a fração de corrente de emissor 
relativamente à corrente de coletor. 
A Figura 1.17 mostra Imagens de transistores. 
 
Figura 1.17 - Imagens de transistores 
 
1.3 Circuitos Retificadores Básicos 
Processo de conversão: 
Os equipamentos eletrônicos geralmente são alimentados por uma fonte de 
tensão contínua. Porém a concessionária de distribuição de energia elétrica fornece 
uma tensão alternada. Logo, é necessário transformar a tensão alternada em tensão 
continua. O circuito responsável por essa transformação é o retificador. 
O circuito retificador faz parte de uma fonte de alimentação. Para compreender 
o funcionamento de uma fonte, pode-se analisar a transformação de tensão alternada 
em tensão contínua em blocos, através da Figura 1.18. 
21 
 
 
Figura 1.18 - Diagrama em blocos de uma fonte de alimentação 
O transformador de força tem a função de reduzir a tensão alternada de entrada 
(127 V ou 220 V) para uma tensão compatível com a entrada do próximo bloco. O 
circuito retificador transforma a tensão alternada em tensão contínua. Porém, a forma 
do sinal da tensão de saída do retificador, é contínua pulsante. Esta forma de sinal 
não é compatível com a grande maioria dos circuitos eletrônicos. 
O bloco do filtro é responsável em eliminar a forma de onda contínua pulsante 
em contínua com filtro. Mas este sinal ainda não é o ideal, pois apresenta variações 
de tensões. O último bloco é o regulador de tensão. A tensãofiltrada, com variações, 
é regulada para um valor de tensão tornando o sinal uma função constante. 
Uma das mais importantes aplicações do diodo é nos retificadores. Por isso, 
estes dispositivos levam o nome de diodo retificador. 
Diodo Zenner: 
Há certos tipos de diodos com finalidades específicas. Os diodos retificadores 
de pequeno sinal são otimizados para a retificação, mas há outras aplicações para os 
diodos. A seguir serão mostrados alguns diodos que têm finalidades específicas que 
não a retificação de sinais, em particular os diodos Zener e os LEDs. 
Um diodo comum não pode trabalhar na região de ruptura, pois pode ser 
danificado. O diodo Zener é otimizado para trabalhar nessa região, como regulador 
de tensão. Ele é um diodo construído especialmente para trabalhar na tensão de 
ruptura. Outra particularidade é que ele trabalha polarizado reversamente no circuito, 
o que não ocorre com o diodo comum. 
O princípio de funcionamento um diodo Zener será apresentado a seguir, de 
forma simplificada. Um diodo Zener é um diodo especialmente dopado para operar na 
região de ruptura, embora ele possa operar também nas regiões de fuga e direta, 
22 
 
conforme mostra a Figura 1.19. 
 
Figura 1.19 – Característica do diodo Zener 
No diodo Zener, a região de ruptura tem um joelho bem pronunciado, seguido de 
um aumento de corrente praticamente vertical. Pode-se observar que a tensão é 
praticamente constante, aproximadamente igual a Vz em quase toda região de 
ruptura. E é por operar na região de ruptura que o diodo Zener tem que ser polarizado 
reversamente. 
A Figura 1.20 mostra o símbolo do diodo Zener, conforme a norma ANSI, e o 
modo de ligação em um circuito. 
 
Figura 1.20 – Representação do diodo Zener 
O diodo Zener às vezes é chamado de diodo regulador de tensão porque 
mantém uma saída constante, mesmo que a corrente que passa por ele varie. Em 
funcionamento normal, a ligação do diodo deve ser reversa, a tensão da fonte tem que 
ser maior que a tensão Vz e deve ser usado um resistor para limitar a corrente que 
passa pelo Zener para evitar a sua queima. 
23 
 
A Figura 1.21 mostra tipos de diodo Zener. 
 
Figura 1.21 - Tipos de diodo Zener 
 
Retificadores: 
Os circuitos retificadores são divididos em três tipos: retificador de meia onda, 
retificador de onda completa com derivador central e retificador de onda completa em 
ponte. 
Retificador de meia onda: 
O circuito retificador de meia onda é formado apenas por um diodo. A tensão 
de saída do transformador é retificada através do diodo D1 e este alimenta a carga, 
conforme mostra a Figura 1.22. 
 
Figura 1.22 – Circuito retificador de meia onda 
O diodo D1 conduz corrente quando polarizado diretamente e isso somente 
ocorre em metade da onda alternada. Ou seja, o diodo conduz somente na meia onda 
positiva, e na meia onda negativa o diodo está reversamente polarizado, portanto sem 
condução de corrente para a carga. A Figura 1.23 mostra a entrada e saída de um 
24 
 
circuito retificador de meia onda. 
 
Figura 1.23 – Entrada e saída do circuito retificador de meia onda 
No retificador de meia onda, um diodo é colocado em série com a carga, de 
modo que somente um semiciclo da senoide possa passar pelo diodo. Esse tipo de 
circuito, embora econômico, apresenta algumas desvantagens, como por exemplo, o 
baixo rendimento da energia fornecida pelo circuito de AC (no caso o transformador), 
pois só é utilizado metade de cada ciclo. 
Por exemplo, um retificador de meia onda com carga de 100 Ω e o secundário 
do transformador com uma tensão de pico de 18 V, a tensão e a corrente CC na carga 
é igual a 5,7 V e 57, 2 mA, respectivamente. 
Aparelhos que usam a rede elétrica precisam de um circuito para converter a 
tensão alternada para tensão ou tensões contínuas necessárias. Mesmo em 
aparelhos que usam pilhas ou baterias, pode haver necessidade de conversão da 
tensão destas para níveis de operação dos circuitos. 
Uma fonte ideal não deve apresentar perdas, a tensão fornecida deve ser 
contínua pura, sem ondulações e constante, independente da variação da carga. É 
evidente que isso não existe na prática, mas a evolução dos circuitos (de fontes ou 
quaisquer outros) ocorre sempre no sentido da aproximação com o ideal. 
Retificador de onda completa com derivador central: 
O retificador de onda completa com derivador central é um circuito que 
25 
 
retifica as duas metades do sinal alternado da tensão de entrada fornecendo tensão 
contínua à carga. O terminal central no secundário do transformador gera nos 
terminais das extremidades tensões defasadas em 180º. Isto quer dizer que quando 
um terminal estiver com meia onda positiva o outro estará com meia onda negativa. 
Com isso, a cada meia onda o sinal alternado, um diodo conduz enquanto outro não 
(Figura 1.24). 
 
Figura 1.24– Circuito retificador de onda completa com derivador central 
No gráfico da Figura 1.25 pode-se observar que a tensão na carga apresenta as 
duas metades do sinal da tensão alternada de entrada do circuito retificador. 
 
Figura 1.25 – Entrada e saída do circuito retificador de onda completa com derivador central. 
O secundário do transformador é Center tape, Figura 1.26, com a derivação 
central como referencial, devendo cada lado ter a tensão desejada na saída da fonte. 
A ondulação da corrente de saída é visivelmente menor que a do circuito de meia 
onda. A tensão na carga é VP. 
26 
 
 
Figura 1.26 - Cape Center 
No circuito com ponte de diodos, Figura 1.27, faz-se o mesmo trabalho de 
retificação em onda completa sem necessidade de duplo secundário no 
transformador. A contrapartida é o uso de quatro diodos em vez de dois. 
 
Figura 1.27 - Ponte de diodos 
Assim pode-se notar que a tensão na carga RL é a tensão de pico de saída do 
transformador, sendo então: VRL = VP. 
Filtragem: 
Para obter-se uma tensão de nível DC (contínua) o mais próxima do ideal, 
utiliza-se o processo de filtragem com capacitor, conforme mostra as Figura 1.28 e 
1.29. O capacitor de filtro, irá se carregar com a tensão de entrada até atingir Vmax. 
A partir daí, como seu potencial é maior que a entrada, iniciará um processo 
descarga através de RL até que um novo semiciclo reinicie um processo de carga. 
27 
 
 
Figura 1.28 - Processo de filtragem (a) 
 
Figura 1.29 – Processo de filtragem (b) 
A Figura 1.30 mostra exemplos de retificadores. 
28 
 
 
Figura 1.30 – Exemplos de retificadores 
 
1.4 Tiristores e Componentes Derivados 
Os tiristores são dispositivos semicondutores multicamadas, que operam em 
regime de chaveamento, tendo em comum uma estrutura de no mínimo quatro 
camadas semicondutoras numa seqüência P-N-P-N (três junções semicondutoras), 
apresentando um comportamento funcional. 
São componentes eletrônicos cujo princípio de funcionamento é baseado em 
uma ação regenerativa. Dois tipos principais de tiristores, muito utilizados em 
eletrônica industrial, são os SCR e os TRIAC. Outros tipos derivados são o IGBT, o 
GTO. 
Outros dispositivos eletrônicos básicos que podem ser também utilizados em 
associação com os transistores e tiristores são os Varistores e os DIAC 
Varistor: 
Um Varistor ou VDR (Voltage Dependent Resistor) é um componente 
eletrônico cujo valor de resistência elétrica é uma função inversa da tensão aplicada 
nos seus terminais. Isto é, à medida que a diferença de potencial sobre o varístor 
aumenta, sua resistência diminui. 
O varistor é um componente muito simples e bastante comum nas aplicações 
eletrônicas. Ele é feito normalmente de um óxido sobre um cristal ou metal. O 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Semicondutores
http://pt.wikipedia.org/wiki/Resist%C3%AAncia_el%C3%A9trica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_el%C3%A9trica
29 
 
funcionamento do varistor apresenta uma característica conforme a curva mostrada 
na Figura 1.31. 
 
Figura 1.31 - Funcionamento característico dovaristor 
O gráfico mostra a relação entre a corrente e a tensão aplicada sobre o varistor. 
O ponto Vn é o valor da tensão nominal do varistor. 
O funcionamento do varistor consiste no seguinte: Aplicando-se uma tensão 
sobre o varistor, ele se comporta como se fosse uma chave aberta se a tensão 
aplicada for menor que a tensão Vn. Quando a tensão V atingir um valor superior a 
Vn, o varistor passa a conduzir fortemente, comportando-se como uma chave 
fechada. 
Esse tipo de comportamento pode ser aplicado em circuitos como dispositivo de 
proteção de sobretensão. 
Fontes, inversores de frequência, módulos de telefonia etc., são equipamentos 
onde o uso de varistores é bastante difundido. 
A Figura 1.32 mostra um dos símbolos mais comuns usados para os varistores: 
 
Figura 1.32 - Símbolo usado para os varistores 
O esquema mostrado na Figura 1.33 ilustra um circuito que utiliza um varistor 
para proteção contra sobretensão de entrada. 
30 
 
 
Figura 1.33 - Varistor para proteção contra sobretensão 
Caso a tensão de entrada exceda o limite de 250 V, o varistor conduz fortemente, 
causando uma espécie de curto-circuito, que pode romper o fusível de entrada de 
modo que a sobretensão não atinja o primário do transformador. Com o 
restabelecimento da tensão correta ao circuito, o varistor volta à sua condição de 
chave aberta. 
A Figura 1.34 mostra imagens exemplos de varistores. 
 
Figura 1.34 – Imagens exemplos de varistores. 
DIAC: 
O DIAC (Diode for Alternating Current) - É um gatilho bidirecional, ou diodo que 
conduz corrente apenas após a tensão de disparo ser atingida, e pára de conduzir 
quando a corrente elétrica cai abaixo de um valor característico, chamada de corrente 
de corte. 
É um tipo de dispositivo que permite condução nos dois sentidos tendo 
aplicações em baixos níveis de potência. Entretanto, a entrada em condução não 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Diodo
31 
 
ocorre devido a um pulso de corrente no gate, mas a partir de uma tensão de disparo 
aplicada entre seus terminais. 
A Figura 1.35 mostra a característica tensão x corrente e o símbolo comumente 
utilizado para a representação do DIAC. 
 
Fig. 1.35 – Símbolo e característica do DIAC. 
Quando o DIAC está submetido a uma tensão inferior a VD (tensão de disparo), 
o mesmo não conduz. Depois de atingido o valor da tensão de disparo, o DIAC entra 
em condução, mantendo uma pequena tensão entre seus terminais. Para o seu 
bloqueio é necessário que a corrente assuma valor inferior a IH (corrente de 
manutenção). 
A Figura 1.36 mostra imagens exemplos de DIAC. 
 
Figura 1.36 - Imagens exemplos de DIAC. 
32 
 
Tiristores e Derivados: 
Será mostrada a seguir a classe de componentes eletrônicos, a dos tiristores. 
Os tiristores são componentes eletrônicos cujo princípio de funcionamento é baseado 
em uma ação regenerativa. Dois tipos principais de tiristores, muito utilizados em 
eletrônica industrial, são os SCR e os TRIAC. 
 SCR: 
O SCR é um retificador controlado de silício (Silicium Controller Retifier), tipo de 
tiristor que pode dissipar grande quantidade de calor. Por isso, é utilizado em controles 
de equipamentos de transmissão em CC, entre outros. O SCR consiste basicamente 
de um diodo retificador controlado externamente. 
A Figura 1.37 mostra uma representação simbólica dos SCR e imagens de dois 
tipos desse dispositivos, como exemplo. 
 
 
Figura 1.37 – Símbolo e imagens de SCR 
Como se pode verificar, o SCR possui um anodo e um catodo, típicos de um 
diodo, e um terminal de controle denominado de gate. O funcionamento do SCR pode 
ser entendido através de uma analogia aproximada com dois transistores dispostos 
conforme apresentado na Figura 1.38. 
33 
 
 
Figura 1.38 - Funcionamento do SCR 
Assume-se que ambos os transistores possuem uma corrente de base 
relativamente grande. Com o circuito acontece o seguinte: 
- No instante to, o nível do sinal no gate é zero. O transistor T2 está em corte, 
logo T1 também está em corte; 
- No instante t1, o nível do sinal no gate é 1. Logo, o transistor T2 passa do corte 
para a saturação. Saturando, T2 leva a base de T1 a nível zero o que força também a 
sua condução. T1 conduzindo, realimenta T2 que se mantém, então, definitivamente 
saturado. Flui então uma corrente do anodo para o catodo; 
- No instante t3, o nível do sinal de gate retorna a zero. T1 e T2 permanecem 
saturados devido à realimentação na base de T2. Logo, o único meio de se desligar o 
circuito é interrompendo-se a alimentação da fonte. 
O SCR funciona da mesma maneira, ou seja, permanece bloqueado enquanto 
não recebe um nível de tensão positivo no gate. Depois de recebido um impulso de 
disparo ele conduz corrente do anodo para o catodo. 
A condução do SCR só pode ser interrompida se o nível de tensão da fonte cair 
para valor zero. As tensões de disparo de um SCR podem variar, estando em torno 
de 1,5 V. 
A Figura 1.39 mostra um circuito típico com um SCR para controlar uma bobina 
de campo de um varimot: 
34 
 
 
Figura 1.39 - Circuito típico com SCR para controle de bobina de campo 
Nota-se que o circuito não passa de uma ponte retificadora controlada pelo 
disparo dos SCR. Neste caso, os SCR desligam ao final de cada semiciclo, pois em 
corrente alternada a tensão assume o valor de 0 V duas vezes no ciclo. 
A melhor maneira de se especificar um SCR é através das especificações do 
fabricante. Contudo, pelo menos dois tópicos precisam ser observados: a capacidade 
de corrente e a tensão de isolação do SCR. 
Determinado tipo de SCR, por exemplo, modelo Texas TIC 106, apresenta 
corrente máxima de 30 A e tensão de isolação de 400 V. O modelo SKT 490 / 16 da 
SEMIKRON têm seus códigos dados de maneira análoga aos diodos: 490 indica a 
máxima corrente de condução em A e 16 - é a tensão de isolação = 1600 V. 
As considerações para substituição de um SCR são análogas aos diodos, 
mantendo-se os mesmos critérios. O teste do SCR com o multímetro, embora seja 
fácil de ser efetuado, não é tão simples de ser explicado. Para se medir um SCR, é 
recomendável o uso de um multímetro analógico, pois com ele fica mais fácil, que um 
digital, de verificar se há algum defeito. 
Os passos do teste podem ser os seguintes: 
- Com o gate desligado (não tocar, mesmo com os dedos), medir a resistência 
entre o anodo e o catodo do SCR; a resistência deve ser alta nos dois sentidos; 
- Medir a resistência entre o anodo e o gate nos dois sentidos; a resistência deve 
ser alta; 
- Medir a resistência entre o gate e o catodo; essa junção deve se comportar 
como um diodo, ou seja, deve haver uma alta resistência em um sentido e uma baixa 
no outro. 
35 
 
O esquema da Figura 1.40 ilustra o comportamento das medições. 
 
Figura 1.40 - Comportamento das medições 
O teste de disparo consiste no seguinte: 
- Com o positivo do multímetro no anodo e o negativo no catodo, não deve haver 
condução, em princípio; 
- Sem desligar a ponta positiva do anodo, tentar provocar um contato desta com 
o gate; o SCR deve disparar (conduzir); 
- Ainda sem retirar as pontas de prova dos terminais anodo e catodo, desligar a 
conexão da ponta de prova com o gate; o SCR deverá permanecer em condução, 
comprovando o disparo; 
- Retirar a ponta de prova do anodo por um instante e depois a recolocar 
novamente; a condução deve cessar e a resistência anodo/catodo voltar a ser alta. 
É importante observar, porém que não são todos os componentes que 
possibilitam o teste do disparo dessa maneira, mas em muitos casos ele funciona 
bem. Esse tipo de procedimento é mais coerente somente para SCR de baixa potência 
e baixa tensão, que operam com cores de gate muito pequenas. 
Outra observação importante diz respeito aos SCR de disco. Esses 
componentes normalmente funcionam presos sob duas placas de cobre, e o contato 
interno do cristal com o catodo só ocorre quando o componente sofre uma pressãosuperficial. Logo, no caso de se testar esse tipo de componente, deve-se prender 
antes sob pressão, por exemplo, em uma morsa (isolada). 
36 
 
TRIAC: 
Um TRIAC (Triode for Alternating Current), é um componente eletrônico 
equivalente a dois retificadores controlados de silício (SCR/tiristores) ligados em 
antiparalelo e com o terminal de disparo gate ligados juntos. Esse tipo de ligação 
resulta em uma chave eletrônica bidirecional que pode conduzir a corrente elétrica 
nos dois sentidos. 
O TRIAC é um tipo de componente construído de dois SCR colocados em 
antiparalelo. É muito utilizado no controle de dispositivos de CA, visto sua 
configuração que, diferentemente do SCR (que conduz em um único sentido), é 
bidirecional. 
O esquema da Figura 1.41 ilustra um circuito análogo a um TRIAC, feito a partir 
de dois SCR: 
 
Figura 1.41 - Circuito análogo a um Triac, feito a partir de dois SCR. 
A Figura 1.42 mostra imagens exemplos de TRIAC. 
 
Figura 1.42 – Imagens exemplos de TRIAC 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Componente_eletr%C3%B4nico
http://pt.wikipedia.org/wiki/SCR
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tiristor
http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica
37 
 
Agora os terminais não são chamados de anodo e catodo, pois o anodo de um 
SCR é o catodo de outro e vice-versa. Esses componentes, no entanto, só são 
indicados para utilização com frequências abaixo dos 500 Hz. Acima dessa frequência 
deve-se utilizar SCR em antiparalelo. O símbolo mais usual do TRIAC tem a mesma 
forma que a mostrada na Figura 4.50 acima, sendo a semelhante no símbolo com dois 
SCR em oposição. 
Assim como os SCR, os TRIAC devem ser especificados principalmente pela 
sua capacidade de corrente e sua tensão de isolação. Os códigos dos fabricantes se 
assemelham aos utilizados para os SCR. Devido a essa semelhança é deve-se ter 
cuidado para não se utiliza um SCR no lugar de um TRIAC, ou vice-versa. Um 
exemplo ilustra a semelhança entre os códigos: Um TIC 116 D é um SCR e um TIC 
216 D é um TRIAC. 
As medições dos TRIAC também se assemelham aos SCR: 
- Com o gate desligado, medir a resistência entre M1 e M2. A resistência deve 
ser alta nos dois sentidos; 
- Medir a resistência entre M1 e o gate nos dois sentidos. Essa junção deve se 
comportar como um diodo, ou seja, deve haver uma alta resistência em um sentido e 
uma baixa no outro; 
- Medir a resistência entre o gate e M2. Essa junção também deve se comportar 
como um diodo, ou seja, deve haver uma alta resistência em um sentido e uma baixa 
no outro. 
O esquema mostrado na Figura 1.43 ilustra o comportamento da medição: 
 
Figura 1.43 - Comportamento da medição 
38 
 
O teste de disparo, que é possível com alguns SCR, não é normalmente eficaz 
para os TRIAC; teste mais apurado deve ser feito ligando-se o TRIAC a um circuito. 
IGBT: 
O IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) associa a característica de comando 
dos MOSFET com a característica de condução dos BJT. Nos últimos anos, vem tendo 
considerável evolução, com o crescimento de sua velocidade de comutação. 
A Figura 1.44 mostra o símbolo e a curva característica do IGBT, onde se nota 
que o componente apresenta os terminais coletor e emissor (como no BJT) e gate 
(como no MOSFET). 
 
Fig. 1.44 – Símbolo e curva característica do IGBT 
O IGBT apresenta a vantagem de ser comandado por tensão requerendo baixa 
quantidade de energia do circuito de comando, e em condução tem a vantagem do 
BJT de baixas tensões VCE ON, podendo conduzir elevadas correntes com baixas 
perdas. 
A Figura 1.45 mostra imagens de IGBT. 
39 
 
 
Figura 1.45 - Imagens de IGBT 
GTO: 
O GTO (Gate Turn Off Tyristor), ou tiristor de desligamento por porta, 
é uma chave semicondutora de potência que passa para o estado ligado 
como um SCR normal, isto é, com um sinal positivo na porta e pode passar 
para o estado desligado por meio de uma corrente de porta negativa.Tanto 
as operações em estado ligado como as em estado desligado são, portanto, 
controladas pela corrente de porta. 
Uma segunda característica muito importante do GTO são suas 
qualidades melhoradas de chaveamento. O tempo ligação do GTO é similar 
ao do SCR, mas o de desligamento é muito menor. Isso permite o uso 
desses dispositivos em aplicações de alta velocidade. Entretanto, os valores 
nominais de tensão e de corrente dos GTO existentes no mercado são mais 
baixos do que os dos SCR, Os GTO também têm quedas de tensão mais 
altas no estado ligado e corrente de fuga menor. 
Os GTO são usados em acionadores de motores, fontes de 
alimentação de funcionamento contínuo (uninterruptible power supplies - UPS), 
compensadores reativos volt-ampere estáticos (static volt-amperes reactive - 
VAR), choppers e inversores em nível de alta potência. A estrutura de um GTO 
é quase igual à de um SCR, conforme pode visto na Figura 1.46. 
40 
 
 
Figura 1.46 - Estrutura e símbolo de um GTO 
Quando o ânodo (A) tornar-se positivo em relação ao cátodo (K) e um sinal 
positivo for aplicado na porta, o GTO passará para o estado ligado. Permanecerá 
assim até que a corrente do ânodo alcance um valor abaixo da corrente de 
sustentação. Para o dispositivo passar para o estado desligado, basta aplicar um 
sinal negativo na porta. 
A Figura 1.47 mostra a curva característica de um GTO ideal. 
 
Figura 1.47 - Curva característica de um GTO ideal 
A Figura 1.48 mostra imagens de GTO 
 
Figura 1.48 - Imagens de GTO 
41 
 
2. COMUTAÇÃO CC 
A maior parte das aplicações em eletrônica de potência necessita de 
alimentação em tensão ou corrente contínua. A entrada de energia tem a forma de 
uma tensão alternada senoidal em 60 Hz, proveniente da rede, que é convertida em 
tensão contínua para ser aplicada à carga. Isto é realizado através dos conversores 
CA-CC, também chamados de retificadores. Certas aplicações empregam 
conversores CC-CC, ou seja, convertem tensão ou corrente contínua de um 
determinado nível ou valor para outro. 
2.1 – Retificadores Monofásicos não Controlados 
Retificador Monofásico de Meia Onda: 
Dependendo do semicondutor utilizado, tiristor ou diodo, pode-se ter os 
retificadores controlados e os retificadores não controlados, respectivamente. Os 
retificadores a diodo são encontrados em muitas aplicações, em geral como estágio 
de entrada de fontes de potência, acionamento de máquinas, carregadores de 
baterias e outros. Neste caso a tensão de saída do retificador não pode ser controlada. 
Em algumas aplicações, como em acionamentos de máquinas CC e de 
máquinas CA, controle de temperatura e sistemas de transmissão em corrente 
contínua, o controle da tensão de saída é necessário. Nestas situações são utilizados 
retificadores controlados. 
Encontram-se também retificadores monofásicos e retificadores trifásicos, 
assim como retificadores de meia onda como retificadores de onda completa, 
dependendo do tipo de aplicação ou configuração. 
Retificador Monofásico de Meia Onda com cargas: 
a) Com carga resistiva 
Um circuito do retificador monofásico de meia onda alimentando uma carga 
resistiva R, assim como as principais formas de ondas, é mostrado na Figura 2.1. 
42 
 
 
Figura 2.1– Retificador a diodo em meia ponte e principais formas de onda. 
No semiciclo positivo da tensão de entrada, o diodo está polarizado 
diretamente, logo o mesmo conduz e a tensão da fonte é aplicada sobre a carga. No 
semiciclo negativo o diodo fica polarizado reversamente, logo se bloqueia, levando a 
tensão sobre a carga a zero. 
A tensão média aplicada sobre a carga neste caso é: 
 
Em relação ao valor máximo ou de pico tem-se que: 
 
Onde VS RMS é o valor eficaz da tensão da fonte de entrada. Por exemplo, 
para uma tensão da rede de 127 V, eficaz, a tensão eficaz de saída deste retificador 
é de 57 V. 
E a corrente média sobre na carga é dada por: 
 
Ou: 
 
43 
 
b) Com carga RL 
A estrutura do retificador monofásico de meia ondaalimentando uma carga RL, 
bem como as formas de onda resultantes, estão representadas na Figura 2.2. 
 
Fig. 2.2 - Retificador monofásico de meia onda alimentando carga RL e formas de onda. 
Devido a presença da indutância, a qual provoca um atraso da corrente em 
relação a tensão, o diodo não se bloqueia quando wt = π. O bloqueio ocorre no ângulo 
β (ângulo de extinção), que é superior a π. Enquanto a corrente de carga não se anula, 
o diodo se mantém em condução e a tensão de carga, para ângulos superiores a π, 
torna-se instantaneamente negativa. 
A presença da indutância causa uma redução na tensão média na carga, sendo 
que quanto maior a indutância, maior será o valor do ângulo de extinção, com 
consequente redução da tensão média de saída. 
c) Com carga RL com diodo de "roda-livre" 
Para evitar que a tensão na carga se torne instantaneamente negativa devido 
à presença da indutância, emprega-se o diodo de roda livre, também chamado de 
diodo de circulação, diodo de retorno ou de diodo de recuperação. A estrutura do 
retificador é apresentada na Figura 2.3. 
 
Fig. 2.3 - Retificador Monofásico de Meia Onda com Diodo de "Roda-Livre" 
44 
 
 
O retificador contendo o diodo de roda-livre possui duas etapas de 
funcionamento, representadas na Figura 2.4. 
 
Fig. 2.4 - Etapas de funcionamento para o retificador com diodo de "roda-livre". 
A primeira etapa ocorre durante o semiciclo positivo da tensão VS de 
alimentação. O diodo D1 conduz a corrente de carga IL e o diodo DRL, polarizado 
reversamente, encontra-se bloqueado. 
Nessa etapa a tensão na carga é igual à tensão de entrada. 
A segunda etapa ocorre durante o semiciclo negativo da tensão VS. A corrente 
de carga, por ação da indutância, circula no diodo de "roda-livre" DRL, polarizado 
diretamente nesta etapa. Em consequência, o diodo D1 polarizado reversamente está 
bloqueado e a tensão na carga é nula. 
O diodo de roda-livre permanece em condução até que a corrente de carga caia 
até zero. Isso se dá quando a energia armazenada no indutor é completamente 
descarregada. As formas de onda estão representadas na Figura 2.5. 
 
Fig. 2.5 - Formas de onda na carga. 
45 
 
Verifica-se que a corrente de carga se anula em cada ciclo de funcionamento 
do retificador, nesta situação a condução é dita descontínua. Se a corrente na carga 
não se anula antes do inicio do próximo ciclo, a condução é dita contínua. A condução 
pode tonar-se contínua ou descontinua, por consequência da constante de tempo da 
carga. Para constantes de tempo elevadas (L muito grande) a condução pode ser 
contínua. 
A condução contínua pode apresentar maior interesse prático, pois implica 
numa redução do ripple (ondulação) de corrente na carga. As formas de onda do 
retificador funcionando em condução contínua estão representadas na Figura 2.6. 
 
Fig. 2.6 - Formas de onda na carga para condução contínua. 
Da mesma forma que no caso de uma carga resistiva pura, a tensão média na 
carga para o retificador de meia onda com diodo de roda livre é dada por: 
 
Como o indutor é magnetizado e desmagnetizado a cada ciclo de 
funcionamento, conclui-se, portanto, que o valor médio da tensão no indutor é nulo. 
Sendo assim, a tensão média na carga é igual à tensão média na parcela resistiva. 
Daí: 
 
Nota-se, então, que o valor da indutância não altera o valor médio da corrente 
na carga. O efeito do indutor é de filtragem da componente CA de corrente, ou seja, 
quanto maior o valor da indutância, menor será a ondulação (ripple) da corrente. 
46 
 
Observa-se com a corrente e tensão nos diodos: 
1. A máxima tensão reversa sobre os diodos é dada pelo valor de pico da 
tensão de entrada do retificador. 
2. Os valores médios das correntes nos diodos podem ser considerados como 
iguais à metade do valor calculado para a carga, quando a constante de tempo for 
elevada (condução contínua). 
Retificador Monofásico de Onda Completa em Ponte: 
a) Com carga resistiva 
Na configuração do retificador monofásico de onda completa em ponte 
também chamada de ponte monofásica, durante o semiciclo positivo da tensão de 
entrada os diodos D1 e D4 conduzem corrente à carga e os diodos D2 e D3 estão 
bloqueados. No semiciclo negativo, D2 e D3 passam a conduzir e D1 e D4 bloqueiam. 
Desta forma, a tensão sobre a carga é sempre positiva. 
A Figura 2.7 mostra as duas etapas de operação deste retificador com as 
principais formas de onda. 
 
Fig. 2.7 – Retificador a diodo em ponte: etapas e principais formas de onda 
O valor médio da tensão na carga é dado por: 
47 
 
 
E a corrente média na carga é obtida de: 
 
Observa-se com a corrente e tensão nos diodos da ponte: 
1. A máxima tensão reversa sobre os diodos é dada pelo valor de pico da 
tensão de entrada da ponte retificadora; 
2. Os valores médios das correntes nos diodos são iguais à metade do valor 
calculado para a carga. 
As oscilações que aparecem na tensão sobre a carga, denominam-se “ripple”. 
Este ripple de tensão pode ser reduzido com a inclusão de um filtro capacitivo, 
normalmente um capacitor eletrolítico de alto valor em paralelo com a carga. 
b) Com filtro capacitivo 
As formas de onda da Figura 2.8 comparam a tensão na carga e a corrente na 
fonte nas duas situações, com e sem o capacitor de filtro. Quanto maior a capacitância 
menor será o ripple. Como o capacitor se mantém carregado, os diodos são 
polarizados somente quando a tensão da rede ultrapassa o valor da tensão de saída 
sobre o capacitor, portanto durante pequenos intervalos de tempo. Isto provoca 
correntes não senoidais na fonte de alimentação, gerando harmônicas que reduzem 
o fator de potência e poluem o sistema elétrico. 
 
Figura 2.8 – Tensão de saída e corrente da rede para retificadores 
48 
 
c) Com carga RL 
A ponte monofásica alimentando carga RL, bem como as principais formas de 
onda, estão representados na Figura 2.9. 
 
Fig. 2.9 – Retificador em ponte monofásica alimentando carga RL e formas de onda 
Com o uso do indutor, pode-se obter uma corrente de carga menos ondulada. 
Assim, quanto maior o valor da indutância, menor será o ripple de corrente. 
As expressões para cálculo de tensão e corrente médias são as mesmas para 
carga resistiva. 
d) Com carga RLE 
Em algumas aplicações, os retificadores alimentam cargas RLE, ou seja, 
cargas constituídas de resistência, indutância e uma tensão CC. 
Como exemplo típico, cita-se um motor de corrente contínua, cujo enrolamento 
de armadura pode ser representado eletricamente por uma resistência, uma tensão 
contínua (tensão gerada ou contraeletromotriz) e uma indutância. 
Normalmente se utiliza um indutor em série com o motor para diminuir a 
ondulação da corrente. 
A Figura 2.10 apresenta um retificador em ponte com carga RLE e as principais 
formas de onda. 
49 
 
 
Fig. 2.10 – Retificador em ponte alimentando carga RLE. 
Considerando condução contínua, o que é assegurado pelo alto valor da 
indutância, a corrente na carga nunca se anula. Assim, a forma de onda da tensão na 
carga (VL) não sofre alteração devido à existência da tensão E. Sabendo que o valor 
médio da tensão na carga é dado por: 
 
E como a tensão média no indutor é zero, tem-se que: 
 
Então, a corrente média na carga é dada por: 
 
2.2 Retificadores Trifásicos não Controlados 
Na indústria onde a rede trifásica está disponível, às vezes é preferível utilizar 
retificadores trifásicos, que são constituídos de três pontos de entrada, cada 
conectado a uma das fases da rede, sendo indicados para níveis maiores de potência 
(maior que 2 kW). 
50 
 
Nessa configuração, o ripple de tensão e de corrente são menores, 
consequentemente os filtros serão menores. Além disso, os retificadores trifásicos 
apresentam maior valor médio de tensão de saída. 
Retificador Trifásico de Meia Onda: 
A estrutura apresentada na Figura 2.11 pode ser considerada uma associação 
de três retificadoresmonofásicos de meia onda. 
.Cada diodo é associado a uma das fases da rede de alimentação trifásica. 
 
Fig. 2.11 - Retificador trifásico com ponto médio. 
Nesse tipo de retificador, também conhecido como retificador com ponto médio, 
é indispensável o emprego do neutro do sistema de alimentação. 
As formas de onda deste retificador alimentando uma carga resistiva estão 
apresentadas na Figura 2.12. Cada diodo do retificador conduz durante um intervalo 
de tempo que corresponde a 120 graus elétricos da tensão da rede, sendo que o diodo 
em condução é sempre aquele conectado à fase que apresenta o maior valor de 
tensão instantânea. 
O valor médio da tensão na carga é dado pela expressão: 
 
Onde VRMS de FASE é o valor eficaz da tensão de fase (entre fase e neutro). 
51 
 
 
Fig. 2.12 - Formas de onda do retificador de ponto médio. 
O valor médio da corrente na carga é obtido de: 
 
Com o uso de um indutor em série com a carga resistiva, pode-se obter um 
ripple de corrente ainda menor comparado com carga resistiva pura. Observa-se que 
as expressões para o cálculo da tensão e corrente médias continuam sendo válidas 
para carga RL. 
Corrente e tensão nos diodos 
A máxima tensão reversa sobre os diodos é dada pelo valor de pico da tensão 
de linha (tensão entre fases) aplicada na entrada do retificador. Calcula-se que: 
 
Como cada diodo conduz durante um terço do período, a corrente média nos 
diodos é dada por: 
52 
 
 
Retificador Trifásico de Onda Completa: 
O retificador trifásico de onda completa, apresentado na Figura 2.13, é 
conhecido também como ponte trifásica ou como Ponte de Graetz, se tratando de uma 
das estruturas mais empregadas industrialmente. 
 
Fig. 2.13 – Retificador trifásico de onda completa. 
Este retificador apresenta seis etapas de operação ao longo de um período da 
rede, sendo que cada etapa é caracterizada por um par de diodos em condução. 
Em cada instante a corrente da carga flui por um diodo da parte superior (D1, 
D2 ou D3) e um da parte inferior (D4, D5, ou D6). 
A operação pode ser explicada assumindo as tensões nas três fases conforme 
a sequência mostrada na Fig. 2.14. 
 
53 
 
 
Fig. 2.14 - Tensões nas três fases e diodos em condução nas seis etapas. 
Como pode ser visto a tensão da fase A é a maior das três entre o período de 
30º a 150º levando D1 a condução. A fase B é a maior de 150º a 270º, fazendo D2 
conduzir. E a fase C é a maior entre 270º e 390º (ou 30º do próximo ciclo), o que 
provoca a condução de D3. De forma análoga, cada diodo inferior da ponte conduz 
quando a fase ligada ao mesmo apresenta o menor valor instantâneo dentre as três. 
Desta forma, pode-se constatar que a fase A tem menor tensão de 210º a 330º, 
fazendo D4 conduzir. A fase B de 330º a 450º (90º do próximo ciclo), o que faz D5 
conduzir. E a fase C de 90º a 210º, levando D6 a condução. O resultado final dos 
estados de condução são seis etapas de operação, tal que em cada etapa, dois diodos 
(um da parte superior e um da parte inferior) estão conduzindo, como mostra a Figura. 
2.14. 
Em cada etapa de operação duas fases estão conectadas a carga, uma através 
de um diodo superior e a outra através de um diodo inferior. A tensão de saída é dada 
pelo valor instantâneo das tensões entre as fases conectadas à carga em cada uma 
das seis etapas de operação mostradas, conforme mostra a Fig. 2.15. 
54 
 
 
Fig. 2.15 – Forma de onda da tensão de saída de um retificador trifásico de onda completa. 
Note que a frequência da componente fundamental da tensão é igual a 6 vezes 
a frequência das tensões de alimentação. Ou seja, para a rede de 60 Hz, a tensão de 
saída apresenta oscilação de 360 Hz. 
O valor médio da tensão de saída é dado por: 
 
Onde VRMS é o valor eficaz da tensão entre fase e neutro. 
O valor médio da corrente de saída é: 
 
O ripple na corrente de carga pode ser reduzido ainda mais se for utilizado um 
indutor série. 
Observa-se que as expressões para o cálculo da tensão e corrente médias 
continuam sendo válidas para carga RL. 
A máxima tensão reversa e a corrente média nos diodos são obtidas da mesma 
forma que no retificador de ponto médio. 
Entre as vantagens do retificador em ponte de Graetz sobre o retificador de 
ponto médio, citam-se: maior tensão de saída (para uma mesma tensão de entrada); 
55 
 
menor ripple da tensão de saída; e maior frequência da componente fundamental da 
tensão de saída (isso requer filtros de menor peso e volume). 
2.3 Conversores CC-CC 
Princípios Básicos: 
Os conversores CC-CC são largamente aplicados em fontes de alimentação 
chaveadas e em acionamento de motores de corrente contínua. Nas fontes 
chaveadas, eles sucedem os retificadores não controlados, reduzindo o ripple e 
regulando a tensão de saída da fonte, por isso são conhecidos também por 
“reguladores chaveados”. 
Existem duas topologias básicas de conversores CC-CC, que são o abaixador 
de tensão (conversor buck) e o elevador de tensão (conversor boost). Com a 
combinação e alterações nestas duas estruturas chega-se em várias outras estruturas 
de conversores CC–CC. 
A inserção de um transformador, operando em alta frequência, nestes 
conversores, dá origem a uma família de conversores CC-CC isolados, muito 
utilizados em fontes chaveadas. 
Modulação por Largura de Pulso (PWM): 
Nos conversores CC-CC a tensão de saída deve ser controlada mediante 
alterações na tensão de entrada ou variações de carga. Isto é feito controlando os 
tempos em que as chaves semicondutoras estão ligadas ou desligadas. 
Para ilustrar este conceito utiliza-se o conversor abaixador elementar da Figura 
4.36. O valor médio da tensão de saída depende dos tempos ton e toff. O método de 
controle empregando frequência de comutação constante e controlando-se o tempo 
de condução da chave é denominado Modulação por Largura de Pulso (PWM – Pulse 
Width Modulation). 
Por exemplo, desejando-se diminuir o valor médio da tensão de saída (Vo), 
basta reduzir o tempo de condução da chave S (ton). A relação entre o tempo de 
condução da chave ton e o período total de comutação T é definido por razão cíclica 
(D) 
56 
 
A Figura 2.16 mostra um conversor abaixador elementar. 
 
Figura 2.16 - Conversor abaixador elementar. 
A Figura 2.17 mostra o método PWM, onde os sinais que controlam os estados 
das chaves são gerados a partir da comparação entre uma tensão de controle e uma 
forma de onda periódica (dente de serra). 
 
Figura 2.17 – Modulação por largura de pulso. 
A frequência da onda dente de serra define a frequência de comutação da 
chave S.A tensão de controle varia lentamente quando comparada com a onda dente 
de serra, podendo ser considerada constante a cada período de comutação. 
Enquanto esta tensão de controle for maior que a onda dente de serra, o sinal 
que comanda a chave fica em nível “alto”, mantendo a chave em condução, caso 
57 
 
contrário a chave abre. 
Tipos de conversores: 
Os conversores CC-CC normalmente exercem a função de reguladores, sendo 
os mais utilizados dos seguintes tipos: conversor ou regulador abaixador (buck) e 
conversor ou regulador elevador (boost). 
2.4 Reguladores Abaixadores e Elevadores 
Conversor Abaixador (buck): 
A maneira elementar de se representar um conversor buck está mostrada na 
Figura 2.18. A chave S pode assumir as posições A e B. Na posição A, a tensão de 
entrada é aplicada sobre a carga e na posição B a tensão na carga é zero. Desta 
forma, a tensão média de saída (VO) é menor que a tensão de entrada, podendo ser 
controlada pelo tempo de permanência da chave na posição A. 
 
Figura 2.18 - Conversor buck simplificado 
A equação abaixo define o valor da tensão média de saída em função da razão 
cíclica e da tensão de entrada: 
 
A forma de onda da tensão de saída apresenta uma componente contínua Vo 
e uma componente alternada, conforme mostra a decomposição da Figura 2.19. 
58 
 
 
Figura2.19 - Componentes da forma de onda de saída do conversor Buck 
Para reduzir a componente alternada na carga, o circuito original será 
modificado, introduzindo-se os filtros. 
Na Figura 2.20 foi adicionando um indutor L em série com a carga, reduzindo-
se o ripple de corrente na mesma e consequentemente o ripple da tensão de saída. 
Com a chave na posição A, a corrente no indutor cresce, armazenando energia no 
mesmo. Quando a chave está na posição B, ton toff o indutor atua como fonte 
transferindo a energia armazenada anteriormente para a carga, decrescendo sua 
corrente. 
 
Figura 2.20 - Filtro indutivo em um conversor buck simplificado. 
Quanto maior o valor da indutância menor será o ripple de corrente. Da mesma 
forma como tratado no capítulo de retificadores, a condução de corrente poderá ser 
contínua ou descontínua. 
O próximo passo para melhorar o conversor buck é adicionar um capacitor em 
paralelo com a carga como mostra a Figura 2.21, reduzindo ainda mais o ripple de 
tensão sobre ela. 
59 
 
 
Figura 2.21- Filtro LC em um conversor buck 
O último passo é substituir a chave S de duas posições. Na prática um único 
semicondutor não pode realizar esta função, então são introduzidos a chave 
controlada M1 e o diodo D1, mostrado em Figura 2.22. Quando M1 é comandado a 
conduzir, substitui a chave na posição A, armazenando energia no indutor. Quando 
M1 é bloqueado, a corrente circula pelo diodo D1 (diodo de circulação), substituindo 
a chave na posição B. 
 
Figura 2.22- Conversor CC – CC abaixador buck com chave controlada e diodo. 
No modo de condução contínuo o conversor buck é equivalente a um 
transformador CC, onde a relação de transformação pode ser continuamente alterada 
através da razão cíclica D. 
A Figura 2.23 apresenta as etapas de operação e formas de onda para o 
conversor buck operando no modo de condução contínuo. 
60 
 
 
Figura 2.23 - Etapas de operação e principais formas de onda de um conversor Buck. 
Conversor boost ou elevador: 
O conversor mostrado na Figura 2.24 é chamado de conversor boost ou 
elevador. Quando a chave M1 está conduzindo, a corrente através do indutor L 
cresce, aumentando a energia armazenada no mesmo. Quando a chave M1 é aberta, 
a corrente do indutor continua fluindo, agora através do diodo D1, da rede RC e de 
volta à fonte. Nesta etapa o indutor transfere a energia armazenada na primeira etapa 
para a carga. 
Figura 2.24 - Conversor CC – CC Elevador “Boost” 
A tensão sobre o capacitor C deve ser maior que a tensão da fonte para que 
haja transferência de energia na segunda etapa. Além disso, a constante de tempo 
RC deve ser muito maior que o período de comutação, para garantir que a tensão de 
61 
 
saída permaneça aproximadamente constante na primeira etapa quando o capacitor 
fornece energia para a carga. Para isso um capacitor de valor relativamente elevado 
é necessário. 
A Figura 2.25 mostra as etapas de operação do conversor boost bem como 
suas principais formas de onda, para operação em condução contínua e em regime 
permanente, ou seja, após um tempo suficiente para estabilizar as tensões e correntes 
no circuito. A tensão de saída é dada por: 
 
 Figura 
2,25 – Etapas de operação e principais formas de onda de um conversor boost. 
 
 
 
 
 
62 
 
 
3. CONTROLE DE TENSÃO CA 
Neste item são apresentados os retificadores controlados usando 
principalmente tiristores do tipo SCR, enfocando o funcionamento da parte de potência 
dos retificadores. Os circuitos de disparo dos SCR são apresentados mais adiante. 
3.1 Retificadores Monofásicos Controlados 
Retificador Monofásico Controlado de Meia Onda: 
Substituindo o diodo do retificador de meia onda por um SCR, tem-se um 
retificador controlado, o qual permite variar a tensão de saída. 
a) Com carga resistiva 
O circuito e as formas de onda do retificador monofásico de meia onda a tiristor 
estão representados na Figura 3.1. 
 
Figura 3.1 - Retificador monofásico de meia onda a tiristor e principais formas de onda. 
No semiciclo positivo da tensão de entrada VS o SCR está diretamente 
polarizado, entretanto o mesmo não conduz, pois é necessária a aplicação de um 
63 
 
pulso de corrente entre os terminais gate e catodo para que ele entre em condução. 
Assim, no intervalo (0, a) o SCR encontra-se bloqueado e a tensão de carga é nula. 
Transcorrido certo ângulo ad (ângulo de disparo) após a passagem da tensão 
Vs por zero, o circuito de disparo aplica um pulso de corrente (IG) entre os terminais 
gate e catodo do SCR provocando seu disparo. Com isso, a tensão na carga passa 
ser igual à tensão de entrada. 
Como a carga é resistiva, a forma de onda de corrente segue a forma de onda 
de tensão. No instante em que a tensão de alimentação e consequentemente a tensão 
na carga passam por zero, a corrente de carga também se anula provocando o corte 
do SCR. 
No intervalo (p, 2p) a tensão da fonte torna-se negativa e o SCR se mantém 
bloqueado. Portanto, durante este intervalo, a tensão e corrente de carga 
permanecem nulas. Somente no próximo ciclo, quando for atingido o ângulo de 
disparo ad, é que ocorre o disparo e o processo se repete. 
Observa-se então, que se variando o ângulo de disparo αd varia-se a tensão 
média de carga. 
Sendo VL MÉDIO a tensão média na carga, esta pode ser obtida pela expressão: 
 
Onde VS RMS é a tensão eficaz de entrada. 
As variações extremas ocorrem quando: 
_ ad = 0°, então tem-se que: VL MÉDIO = 0,45 VS RMS (semelhante ao retificador 
não controlado); 
_ ad = p (180°), onde tem-se que: VL MÉDIO = 0. 
Na Figura 3.2 está representada graficamente a tensão média na carga em 
função do ângulo de disparo αd. 
64 
 
 
Figura 3.2– Gráfico representativo da tensão na carga em função de αd, para um retificador 
monofásico controlado de meia onda com carga resistiva. 
Nota-se que a tensão média de saída é dada em p.u. (valor por unidade). 
Assim, este gráfico pode ser utilizado para qualquer valor de tensão de entrada. Por 
exemplo: se o ângulo de disparo for 90°, pelo gráfico se obtém o valor 0,225. Então, 
para uma tensão eficaz de entrada de 127 V, a tensão média de saída será 0,225 x 
127 V = 28,5 V. 
b) Com carga RL 
O circuito e as formas de onda para carga RL estão representados na Figura 
3.3
 
Figura 3.3- Retificador de meia onda a tiristor alimentando carga RL. 
Com carga RL o ângulo de extinção b da corrente através do SCR é maior que 
p. Desta forma, enquanto a corrente através do SCR (corrente de carga) não se anula, 
65 
 
a tensão na carga se mantém igual à da fonte. Observa-se neste caso que, sendo o 
ângulo de extinção b maior que p, a tensão de carga assume valores negativos. Como 
consequência, o valor médio da tensão na carga se reduzirá, em relação àquele para 
carga puramente resistiva. 
A tensão média na carga depende da tensão de entrada, do ângulo de disparo 
a e do ângulo de extinção b. O ângulo b, por sua vez, depende da carga. Portanto, ao 
se variar a carga varia-se também a tensão média na mesma. Esta dependência do 
valor médio da tensão na carga, com a própria carga, torna-se um grande 
inconveniente para esta estrutura retificadora. 
c) Com carga RL com diodo de “Roda Livre” 
O circuito e as formas de onda para o retificador de meia onda com diodo de 
circulação estão representados na Figura 3.4. 
 
Figura 3.4 - Retificador monofásico de meia onda a tiristor com diodo de circulação 
No intervalo (0, ad) o SCR encontra-se bloqueado, sendo assim a tensão de 
carga é nula. No instante correspondente ao ângulo ad, o SCR é disparado por ação 
da corrente de gatilho IG. 
Assim, no intervalo (a, p) a tensão na carga é igual à tensão da fonte. 
No instante em que a tensão da fonte passa por zero, e na eminência da tensão 
na carga se tornar negativa, o diodo de retorno é polarizado diretamente desviando a 
corrente de carga e fazendo com que o SCR bloqueie. A corrente passa a circular