Circuitos com Diodos (Retificador de Ponto-Médio)

A Figura 1 esquematiza um circuito retificador de onda-completa. Note-se o ponto médio do enrolamento secundário do transformador ligado à terra. Por isso, realiza um retificador de ponto médio, equivalente a dois retificadores de meia-onda, cada um com uma tensão de entrada igual a metade da tensão secundária. O diodo D1 conduz durante as alternâncias positivas e o diodo D2 durante as alternâncias negativas. Daí resulta que a corrente retificada na carga passa nas duas alternâncias. O retificador de ponto médio comporta-se como dois retificadores de meia-onda refletidos entre si.

Figura 1

Durante ambas as alternâncias, a tensão de carga tem a mesma polaridade e a corrente de carga mantém igual sentido. Assim, o circuito também corresponde ao chamado retificador de onda-completa, visto que muda a tensão alternada de entrada numa tensão contínua pulsante à saida, como representa a Figura 2.

Figura 2

Como o sinal de onda-completa tem duas vezes mais alternâncias positivas que o sinal de meia-onda, o valor contínuo ou médio é duplo, sendo dado por:

Ud = 2Up / PI

Uma vez que 2/PI = 0,636 (aproximadamente), então:

Ud = 0,636 Up 

Nesta expressão vê-se que o valor contínuo ou valor médio é igual a 63,6 % do valor de pico. Por exemplo, se a tensão de pico do sinal de onda completa for 100 V, o respectivo valor médio determina a tensão contínua igual a 63,6 V.

Frequência de Saída

Num retificador de meia-onda a frequência de saída iguala a frequência de entrada. Mas num retificador de onda-completa acontece algo invulgar na frequência de saída. A tensão da rede de alimentação tem a frequência de 60 Hz. Por conseguinte, o período da entrada vem

Tin = 1/f  =  1/60Hz = 17 ms

Em consequência da retificação de ponto médio, o período do sinal de onda-completa é metade do periodo da entrada:

 Tout = 17 ms / 2 =  8,5 ms

Ao calcular a frequência de saída, obtém-se:

fout = 1 / Tout = 120 Hz  (aproximadamente)

Ou seja, a frequencia de saida é o dobro da frequencia de entrada. 

 

Circuitos com Diodos (Retificador de Meia-Onda)

A Figura abaixo, representa a forma de onda de uma tensão de entrada. Repare que a fonte de tensão alternada fornece uma tensão senoidal. Uma senoide pura como esta possui valor médio nulo ao longo de um ciclo, porque cada tensão instantânea tem sempre um valor igual e oposto passado meio ciclo. Se se medir esta tensão com um voltimetro de tensão contínua obtem-se uma leitura igual a zero, porque um voltímetro de tensão contínua indica o valor médio da tensão.

Figura 1

No retificador de meia-onda da Figura 2, o diodo conduz durante as alternâncias positivas, mas não conduz nas alternancias negativas. Por isso o circuito corta as alternancias negativas, como se vê na figura 3. Uma forma de onda como esta designa-se sinal de meia-onda. 

Figura 2

Figura 3

Um sinal de meia-onda como o da Figura 3 constitui uma tensão contínua pulsante, a qual cresce para um máximo, decresce para zero e permanece nula durante a alternância negativa. Não se trata da tensão contínua que convém nos equipamentos eletrôncos. O que se precisa é de uma tensão contínua constante, tal como se obtem de uma bateria. Para se conseguir esta tensão constante torna-se indispensável filtrar o sinal de meia-onda.

Valor Contínuo do Sinal de Meia-Onda

O valor contínuo de um sinal, referent à sua componente contínua pura, é o mesmo que o valor médio. Se se medir um sinal com um voltímetro de tensão contínua a leitura será igual ao valor médio. A sua formula é:

Ud = Up/PI

sendo Up o valor de pico de meia-onda. Dado que 1/PI = 0,318 (aproximadamente), temos que:

Ud = 0,318 Up

A escrita dessa forma mostra que a tensão contínua pura, referente ao valor médio, é igual a 31,8% do valor de pico. Por exemplo, se a tensão de pico do sinal de meia-onda for 100V a tensão contínua ou valor médio será de 31,8V.

Frequência de Saída

A frequência do sinal de saída é a mesma do sinal de entrada. Isto faz sentido comparando a Figura 3 com a Figura 1. Cada ciclo da tensão de entrada origina um ciclo da tensão de saída. Portanto, deduz-se

fout = fin  

Teoria de Diodo

Um vulgar resistor é um dispositivo linear porque a representação gráfica da sua corrente em função da tensão é uma reta. Num diodo é diferente. Trata-se de um dispositivo não-linear porque o gráfico da corrente em função da tensão não é retilíneo. A razão para isto reside no potencial de barreira. Quando a tensão do diodo é inferior ao potencial de barreira a corrente do diodo é pequena. Se a tensão do diodo exceder o potencial de barreira a corrente do diodo aumentará rapidamente.

A figura acima representa o símbolo gráfico de um diodo. O lado P chama-se anodo e o lado N designa-se catodo.

Já na figura abaixo, é mostrado um gráfico da corrente no diodo em função da tensão. Esta representação consitui um resumo visual do que foi estudado nos tópicos anteriores. Por exemplo, com o diodo polarizado diretamente a corrente é insignificante até a tensão do diodo exceder o potencial de barreira. Por outro lado, se o diodo estiver polarizado inversamente quase não há corrente inversa até a tensão do diodo chegar à tensão de disrupção. Então, o fenômeno de avalanche produz uma corrente inversa muito intensa, danificando o diodo.

Na zona direta, a tensão à qual corrente começa a crescer rapidamente chama-se tensão de joelho (knee voltage). A tensão de joelho é igual ao potencial de barreira. A tensão de joelho num diodo de silício é aproximadamente 0,7V.