M038 - Cálculo de Fonte de Onda Completa

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Cálculo de uma Fonte Linear com Retificação em Onda Completa

No Módulo anterior vimos os conceitos básicos das fontes com retificação em onda completa. Agora vamos mostrar como realizar um projeto simples deste tipo de fonte.

O circuito que analisaremos é o esquema B da figura 1:



Fig 1



O cálculo é muito parecido ao que mostramos no módulo M036. A diferença básica é no tempo de ciclo Tc e na queda de tensão causada pelos diodos retificadores. Observe pelo esquema B da figura 1 que a corrente circula sempre por 2 diodos, tanto no ciclo positivo de retificação (vermelho, por exemplo), quanto no negativo (azul, por exemplo). Assim, para um cálculo mais preciso da fonte, teremos que descontar 2 vezes a tensão de condução do diodo.

Observe que no esquema A da figura 1, a corrente circula apenas por 1 diodo, tanto no ciclo positivo quanto no negativo. Neste caso, nos cálculos da fonte, precisamos descontar apenas 1 queda de tensão no diodo.

Na figura 2 reproduzimos a forma de onda na saída da fonte para facilitar o entendimento:



Fig 2



Voltemos ao circuito B da figura 1. Vamos analisar o funcionamento do circuito através de um exemplo:

No circuito B da figura 1, calcule a tensão eficaz de saída Ve, sabendo que a tensão de entrada da rede é de 127Vac, a relação de transformação de T é de 10:1, a capacitância do capacitor é de 2200uF e a carga R é de 100R. Considere a tensão de condução dos diodos D1,D2,D3 e D4 como sendo 0,7V.

Resposta:

Primeiro precisamos calcular a tensão de pico na entrada de nosso circuito. Como já vimos em M032, a tensão de pico é dada por Vrms x √2.

Como em nosso circuito a tensão rms de entrada é de 127Vac, a tensão de pico é dada por:

Vpe = 127 x 1.4142 = 179,6V

Onde Vpe é a tensão de pico na entrada do transformador T.

A relação de transformação foi dada como 10:1. Assim a tensão de pico na saída do transformador é dada por:

Vps = Vpe x 1 / 10 = 17,96V

Onde Vps é a tensão de pico na saída do transformador.

Pela figura 1, esquema B, fica claro que esta tensão Vps é o valor máximo de carga do capacitor, tanto durante o ciclo positivo da tensão na saída do transformador, quanto do negativo. Mas como os diodos têm uma tensão de condução de 0,7 V, temos que descontar esta tensão 2 vezes como já explicamos acima. Assim:

Vcmax = 17,96 - 2 x0,7 = 16,56V

Então já sabemos que para uma entrada de 127Vac, a tensão máxima no capacitor será de 16,56V.

Podemos então calcular a tensão VR de ripple do circuito da mesma forma que calculamos no Módulo M036

A grande diferença em relação ao cálculo da fonte em meia onda é o valor de Tc. Na fonte com retificação em onda completa Tc equivale ao período de meio ciclo, ou seja:

ΔT = (1/60)/2 = 16,6mS / 2 = 8,3mS   (meio ciclo de onda de 60Hz).

Ic = 16,56V / 100ohms = 0,166A

Assim:

VR = (0,166 x 0,0083) / 0,0022   logo   VR = 0,63V

Pronto. Já sabemos que a tensão de ripple de nossa fonte é aproximadamente 0,63V. Estes cálculos são aproximados mas funcionam muito bem se esta tensão de ripple for menor que 10% da tensão de carga do capacitor.

A tensão eficaz Ve pode ser facilmente cálculada como a média da tensão de saída:

Ve = (Vc + (Vc - VR)) / 2

logo:

Ve = (16,56V + (16,56V - 0,63V))/2 = 16,25V

Se você comparar estes resultados com os obtidos no cálculo para retificação em meia onda, vai ver que a tensão eficaz de saída é praticamente a mesma mas o ripple de saída caiu praticamente para a metade. A tensão eficaz de saída só não foi melhor porque adotamos o circuito B da figura 1, com dois diodo provocando perda de tensão em cada ciclo de retificação.

Se você repetir os cálculos para o circuito A da figura 1 vai ver que a tensão eficaz de saída para retificação em onda completa é maior que a do retificador de meia onda.

Os retificadores de onda completa, ao contrário dos de meia onda, aproveitam os dois ciclos da tensão de entrada e por isso são mais eficientes.




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