RETIFICADORES MONOFÁSICOS (CONTROLADOS E NÃO-CONTROLADOS)

Farlley Giovanni;

Lucas Felipe Martins;

Lucas Fernando de Oliveira;

Rubens Moreno.

RETIFICADORES MONOFÁSICOS (CONTROLADOS E NÃO-CONTROLADOS)

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INTRODUÇÃO

Diante as inovações tecnológicas e as variedades no mercado de eletroeletrônicos, é destacável a necessidade da constante alteração do tipo de tensão transmitida para os aparelhos, como por exemplo, um carregador de celular é alimentando com 127 volts alternado, porém, para que a bateria do celular seja carregada, seu circuito interno transforma essa tensão em 5 volts contínuo. Para que essa transformação seja possível existe o circuito retificador.

Um circuito retificador, ou simplesmente retificador, corresponde aos circuitos elétricos elaborados para a conversão de corrente alternada em contínua. Utiliza-se para este processo elementos semicondutores, tais como os diodos e tiristores, além de um transformador. Em outras palavras, trata-se de um dispositivo que permite que uma tensão, ou corrente alternada (CA) (normalmente senoidal) seja constante, ou seja transformada em contínua.

[pic 1]

Figura 1 – Carregador de celular.

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RETIFICADOR NÃO-CONTROLADO DE MEIA ONDA

O retificador não controlado de meia onda trata-se de um diodo semicondutor em serie no circuito ou em paralelo com a carga, em que cada uma dessas disposições tem suas características próprias.

Em serie com o circuito temos uma tensão na carga de Vmáx – Vδ na carga com o semicíclo negativo ceifado pelo diodo. Em que Vδ é a tensão de queda no circuito.

Em relação ao diodo, como este bloqueia a parte negativa, no semiciclo negativo temos toda a tensão da fonte sobre esse.

[pic 2]

Figura 2 - Retificador monofásico de meia onda

A tensão média na carga é dada por:

[pic 3]

Com o diodo em paralelo, dependendo de sua disposição, diretamente polarizado ou inversamente polarizado teremos na carga Vδ em um semiciclo e Vmáx no outro semiciclo.

[pic 4]

Figura 3 - Circuito retificador monofásico com diodo em paralelo

RETIFICADOR NÃO-CONTROLADO DE ONDA COMPLETA

No sistema de retificação de onda completa em ponte necessita-se de quatro diodos, onde irão trabalhar dois a dois em cada semiciclo. D4 e D2 em um e D1 e D3 em outro. Segue o arranjo apresentado abaixo.

 [pic 5]

Figura 4 - Retificador de onda completa

O valor da tensão média na carga é duas vezes encontrado no de meia onda. Logo:

[pic 6]

A tensão de saída de um retificador aplicada numa carga é pulsante em vez de ser estável. No caso do retificador de meia onda, durante um ciclo completo na saída, a tensão na carga aumenta a partir de zero até um valor de pico e depois diminui de volta a zero. Esse não é o tipo de tensão cc de que a maioria dos circuitos eletrônicos necessita.

É necessária uma tensão estável ou constante similar à produzida por uma bateria. Para obter esse tipo de tensão retificada na carga, precisamos de sistema de filtro a fim de melhorar o desempenho do retificador. Para isso utilizamos um capacitor em paralelo com a saída do retificador.

Abaixo temos um esquema desses circuito com o gráfico da onda na carga:

[pic 7]

Figura 5 - retificador de onda completa com filtro

Observa-se uma ondulação na saída da onda, chamada de Valor de Ripple, exemplificado por VP no gráfico. isso se deve ao filtro capacitivo não ser perfeito, para isso se utiliza-se, em alguns casos, um regulador de tensão em paralelo com o capacitor.

TIRISTOR

Para controlar um circuito retificador, utilizaremos os tiristores, estes englobam uma família de dispositivos semicondutores que operam em regime chaveado, tendo em comum uma estrutura de 4 camadas semicondutoras numa sequência p-n-pn, apresentando um funcionamento biestável. Além de necessitarem de um circuito de comando para permitir sua condução.

O tiristor de uso mais difundido é o SCR (Retificador Controlado de Silício), usualmente chamado simplesmente de tiristor.

O tiristor é formado por quatro camadas semicondutoras, alternadamente p-n-p-n, possuindo 3 terminais: anodo e catodo, pelos quais flui a corrente, e a porta (ou gate) que, a uma injeção de corrente, faz com que se estabeleça a corrente anódica

Observando a figura 5 abaixo vemos que se entre anodo e catodo tivermos uma tensão positiva, as junções J1 e J3 estarão diretamente polarizadas, enquanto a junção J2 estará reversamente polarizada. Não haverá condução de corrente até que a tensão Vak se eleve a um valor que provoque a ruptura da barreira de potencial em J2.

[pic 8]

Figura 6 - Funcionamento do tiristor

Desta forma, a junção reversamente polarizada tem sua diferença de potencial diminuída e estabelece-se uma corrente entre anodo e catodo, que poderá persistir mesmo na ausência da corrente de porta. Quando a tensão Vak for negativa, J1 e J3 estarão reversamente polarizadas, enquanto J2 estará diretamente polarizada. Assim, o tiristor bloqueará o fluxo de portadores enquanto não for superada a tensão de ruptura das duas junções.