Um díodo confere à corrente um sentido preferencial.
Num modelo simples, um díodo conduz facilmente num sentido e opõe-se à corrente no outro. Os díodos reais têm uma queda de tensão direta e limites de corrente, temperatura e tensão inversa.
Os circuitos retificadores usam este comportamento direcional para transformar uma entrada alternada numa saída de uma única polaridade.
Retificado não significa alisado.
Um retificador de meia onda utiliza uma metade de cada ciclo de entrada. Um retificador de onda completa utiliza ambas as metades; uma ponte encaminha a corrente pela carga no mesmo sentido em cada semiciclo.
O resultado é DC pulsante. A retificação, por si só, não torna constante a tensão de saída.
1. Entrada AC: a polaridade inverte-se
2. Meia onda: permanecem apenas as metades positivas
3. Onda completa: ambas as metades produzem uma saída positiva
Acompanhe um ciclo de entrada: 50 Hz significa 50 ciclos completos por segundo, pelo que um ciclo dura 20 milissegundos. A saída de meia onda tem um impulso nesse intervalo; a saída de onda completa tem dois. A metade negativa foi redirecionada, não foi eliminada da saída de onda completa.
A filtragem e a regulação desempenham funções diferentes.
A retificação, a filtragem e a regulação resolvem problemas diferentes. A retificação mantém uma única polaridade na saída. A filtragem reduz as subidas e descidas entre os impulsos. A regulação controla a saída em torno de um valor escolhido.
Um condensador de filtragem pode alimentar uma carga entre impulsos de carga. Um regulador responde às condições variáveis para manter a saída dentro da gama especificada.
4. Filtragem: preencher os intervalos entre picos
O traço laranja é a tensão do condensador. O traço tracejado é a tensão retificada disponível. Perto de cada pico, o retificador alimenta a carga e repõe a energia do condensador; entre esses intervalos, a energia armazenada alimenta a carga e a tensão do condensador desce.
5. Regulação: controlar um valor de saída pretendido
A linha reta representa uma saída regulada ideal de 8 V. Trata-se de uma etapa distinta, não do que um condensador de filtragem produz por si só. Um regulador real precisa de tensão de entrada e potência disponível suficientes e tem limites, tolerâncias e alguma ondulação residual.
Fontes lineares e comutadas.
Uma fonte linear pode utilizar um transformador à frequência da rede, seguido de retificação, filtragem e regulação. Uma fonte comutada controla a transferência de energia através de comutação eletrónica rápida.
Muitas fontes comutadas incluem um transformador de alta frequência; outras não são isoladas. A conceção completa determina o isolamento e a proteção fornecidos.
Considere a alimentação e a carga em conjunto.
Se a carga consumir 0.5 A de forma constante, recebe 12 W. Uma fonte com capacidade nominal de 2 A não força normalmente 2 A através dessa carga.
Os controladores e sensores de elevadores podem depender de uma alimentação DC comum. A perda de vários sinais pode, por isso, envolver a alimentação ou a distribuição, em vez de vários sensores avariados sem relação entre si. O diagnóstico real exige a documentação da instalação.
Um olhar mais próximo
A ondulação é a variação que permanece numa saída DC. Num retificador simples monofásico de onda completa alimentado a 50 Hz, os impulsos retificados ocorrem a 100 Hz. Isto é diferente da frequência de comutação de uma fonte de alimentação comutada.
O gráfico do condensador de reservatório é um exemplo calculado: enquanto o retificador ideal conduz, o condensador segue a fonte retificada; entre intervalos de carga, descarrega através da carga com V(t + Δt) = V(t)e^(−Δt/RC). Este é um modelo simplificado de carga com resistência constante. Para uma ondulação pequena e uma corrente de carga aproximadamente constante, uma estimativa comum é ΔV ≈ I/(fᵣC), em que fᵣ é a frequência dos impulsos retificados (100 Hz para retificação monofásica de onda completa de uma entrada de 50 Hz). Uma maior capacidade pode reduzir a ondulação, mas altera as exigências de corrente de carga do condensador; não acrescenta regulação.
Verifique o que aprendeu
Um retificador, por si só, basta para obter DC perfeitamente constante?
Mostrar a explicação
Não. A sua saída pode ser pulsante. A filtragem e a regulação desempenham funções adicionais.
Leitura adicional.
Leitura opcional para aprofundar esta lição.
- OMRON: princípios das fontes de alimentação (PDF) (Documento em inglês)
Comece pelo diagrama de conversão na página 1 e depois pelo diagrama do retificador na página 3. A página 4 explica a ondulação e o ruído. São ilustrações técnicas de uma fonte de alimentação comutada.
- Analog Devices: funcionamento dos retificadores e filtragem
As secções 6.1.1–6.1.3 comparam a retificação de meia onda e de onda completa e depois mostram porque um condensador de filtragem continua a deixar ondulação. Utilize-as em conjunto com os gráficos de tensão ideal desta lição.
- Analog Devices: regulação linear e por comutação
A secção inicial sobre reguladores lineares explica a realimentação, a margem de tensão de entrada e os limites de saída. É uma leitura complementar útil após distinguir retificação, filtragem e regulação.