Relatório:Os Diversos circuitos eletrônicos necessitam de tensões cc para operarem de forma adequada

FONTES DC

1. INTRODUÇÃO

Diversos circuitos eletrônicos necessitam de tensões cc para operarem de forma adequada. A tensão de linha obtida é alternada, então o aparelho antes de operar, deve converter as tensões ac em tensões cc.

Essa conversão é feita a partir de circuitos retificadores, que são circuitos compostos por transformadores, diodos, resistores e capacitores de filtragem. Os retificadores podem ser de três tipos: Retificador de meia onda, retificador de onda completa a dois diodos, ou fonte DC estabilizada por meio de diodo Zener.

1. Retificador de meia onda

Na figura 1a, é possível ver o circuito retificador de meia onda. No semiciclo positivo da tensão do secundário, o diodo está polarizado diretamente para todas as tensões instantâneas maiores que a tensão de limiar. Isto produz aproximadamente uma meia onda senoidal de tensão através do resistor da carga. Logo, o pico da tensão retificada é igual à tensão de pico do secundário, como é possível ver na figura 1b. Na metade negativa do ciclo, a polarização é reversa e a corrente é igual a zero (desprezando as correntes de fuga), o que faz a tensão da carga cair a zero entre 180º e 360º. 1 

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Figura 1 – (a) Retificador de meia onda (b) Saída retificada 1

1. Retificador de onda completa

Na figura 2a é visto o retificador de onda completa. No semiciclo positivo da tensão do secundário, o diodo de cima está com polarização direta e o diodo de baixo com polarização reversa, portanto, a corrente passa pelo diodo de cima, pelo resistor da carga e pela metade superior do enrolamento. Durante o semiciclo negativo, a corrente passa pelo diodo de baixo, pelo resistor da carga e pela metade inferior do enrolamento. 1

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Figura 2 – (a) Retificador de onda completa (b) Saída retificada 1

1. Filtro com capacitor de entrada

O capacitor de filtragem é utilizado para transformar a tensão CC pulsante, originada dos retificadores, em uma tensão CC constante, como as produzidas em baterias, que possui maior aplicabilidade para circuitos eletrônicos1. Nas figuras 3 e 4 é possível ver a diferença no gráfico Tensão x Tempo para circuitos retificadores meia onda e de onda completa, respectivamente, devido a inclusão do capacitor de filtragem.

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Figura 3 - Gráfico do circuito retificador de meia onda.

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Figura 4 - Gráfico do circuito retificador de onda completa.

1. Regulação de tensão

A regulação, ou estabilização da tensão, é feita utilizando um diodo Zener. Este tipo de diodo é utilizado, pois ele mantém uma saída constante, mesmo que a corrente que passe por ele varie. Para a estabilização, sempre é utilizada um resistor RS em série, como verificado na figura 5, para limitar a corrente Zener num nível abaixo da sua especificação de corrente, o que evita que o diodo Zener seja danificado.

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Figura 5 – Regulador Zener

1. MATERIAIS UTILIZADOS

• Protoboard: A protoboard, ou placa de ensaio ou matriz de contato, é uma placa com furos (ou orifícios) e conexões condutoras para montagem de circuitos elétricos experimentais. A grande vantagem da placa de ensaio na montagem de circuitos eletrônicos é a facilidade de inserção de componentes, uma vez que não necessita soldagem. 2
• Fios de ligação: São fios metálicos com alta condutividade que permite a circulação da corrente sem qualquer resistência nos circuitos montados.

• Multímetro: Um multímetro é um aparelho destinado a medir e avaliar grandezas elétricas. Existem modelos com mostrador analógico (de ponteiro) e modelos com mostrador digital. Utilizado na bancada de trabalho (laboratório) ou em serviços de campo, incorpora diversos instrumentos de medidas elétricas num único aparelho como voltímetro, amperímetro e ohmímetro por padrão e capacímetro, frequencímetro, termômetro entre outros, como opcionais conforme o fabricante do instrumento disponibilizar. 3 
• Osciloscópio: O osciloscópio é um instrumento de medida eletrônico que cria um gráfico bi-dimensional visível de uma ou mais diferenças de potencial. O eixo horizontal do ecrã (monitor) normalmente representa o tempo, tornando o instrumento útil para mostrar sinais periódicos. O eixo vertical comumente mostra a tensão. O monitor é constituído por um "ponto" que periodicamente "varre" a tela da esquerda para a direita. 4
• Transformador: Um transformador é um dispositivo destinado a transmitir energia elétrica ou potência elétrica de um circuito a outro, induzindo tensões, correntes e/ou de modificar os valores das impedâncias elétricas de um circuito elétrico. Inventado em 1831 por Michael Faraday, os transformadores são dispositivos que funcionam através da indução de corrente de acordo com os princípios do eletromagnetismo, ou seja, ele funciona baseado nos princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday-Neumann-Lenz e da Lei de Lenz, onde se afirma que é possível criar uma corrente elétrica em um circuito uma vez que esse seja submetido a um campo magnético variável, e é por necessitar dessa variação no fluxo magnético que os transformadores só funcionam em corrente alternada. 5
• Capacitor: O capacitor é um componente que armazena cargas elétricas num campo elétrico, acumulando um desequilíbrio interno de carga elétrica. 6
• Diodo: O diodo semicondutor é um componente eletrônico composto de cristal semicondutor de silício ou germânio numa película cristalina cujas faces opostas são dopadas por diferentes materiais durante sua formação, que causa a polarização de cada uma das extremidades. É o tipo mais simples de componente eletrônico semicondutor, usado como retificador de corrente elétrica, entre outras aplicações. Possui uma queda de tensão de, aproximadamente, 0,3 V (germânio) e 0,7 V (silício). 7
• Diodo Zener: O diodo Zener, também conhecido como diodo regulador de tensão ou diodo de condução reversa, é um dispositivo ou componente eletrônico semelhante a um diodo semicondutor, especialmente projetado para trabalhar sob o regime de condução inversa, ou seja, acima da tensão de ruptura da junção PN, neste caso há dois fenômenos envolvidos o efeito Zener e o efeito avalanche. O dispositivo leva o nome em homenagem a Clarence Zener, que descobriu esta propriedade elétrica. 8

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. CIRCUITO RETIFICADOR DE MEIA ONDA COM FILTRAGEM 

Implementar a montagem para o conversor AC/DC, utilizando um transformador com derivação central 120V/30V, preenchendo as tabelas em anexo com os dados medidos, e utilizando um capacitor de 220µF.

Materiais utilizados: transformador 120/30 VRMS, 60 Hz; diodo de silício; resistor de 2,2kΩ; capacitor de 220µF; fios de ligação; multímetro digital; osciloscópio; protoboard.

1.  PROCEDIMENTOS SEM O CAPACITOR DE FILTRAGEM:

Primeiramente, determinou-se o  e o  do transformador. Com um multímetro conectado em paralelo com o transformador, foi determinado o valor de , em volts (V). Para determinar o , conectou-se um osciloscópio em paralelo com o transformador, onde foi possível verificar o valor com uma maior precisão devido ao auxílio gráfico disponível no osciloscópio.[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9]