Circuito Ponte Retificadora
A ponte retificadora composta por quatro diodos permite a retificação de onda completa sem a necessidade de um transformador com derivação central.
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Circuitos retificadores de diodo incluem:
Circuitos Retificadores de Diodo | Retificador de meia onda | Retificador de Onda Completa | Retificador de Onda Completa de Dois Diodos | Ponte Retificadora de Onda Completa | Retificador Síncrono
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A ponte retificadora é um componente eletrônico amplamente utilizado para fornecer retificação de onda completa e é possivelmente o circuito mais utilizado para esta aplicação.
Usando quatro diodos, a ponte retificadora tem um formato distinto com o símbolo do circuito baseado em um quadrado com um diodo em cada perna.
Em vista de seu desempenho e capacidades, o retificador de ponte de onda completa é usado em muitas fontes de alimentação lineares, fontes de alimentação comutadas e outros circuitos eletrônicos onde a retificação é necessária.
Em vista de seu uso generalizado, os retificadores de ponte estão disponíveis como componentes eletrônicos únicos contendo diodos conectados em anel.
Alguns estão na forma de componentes montados através de orifícios para placas de circuito impresso, outros como componentes de montagem em superfície e outros estão disponíveis como componentes que podem ser aparafusados a dissipadores de calor. Estes últimos são geralmente usados para aplicações de correntes mais altas.
Obviamente, também é possível criar pontes retificadoras a partir de quatro diodos, embora ter quatro diodos individuais possa não ser tão conveniente de usar quanto o componente retificador de ponte única.
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Circuitos retificadores em ponte
Existem muitos projetos de circuitos eletrônicos diferentes que podem usar uma ponte retificadora como base do circuito geral; no entanto, a situação em que ela é usada para retificar uma forma de onda CA de entrada de uma fonte de transformador é uma das mais amplamente vistas.
Um diagrama do circuito retificador de ponte básico tem um bloco retificador de ponte no centro. Este consiste em um circuito de ponte que inclui quatro diodos. Estes podem ser diodos individuais, ou também é fácil obter retificadores de ponte como um único componente eletrônico.
O retificador de ponte fornece retificação de onda completa e tem a vantagem sobre o retificador de onda completa usando dois diodos que não requer derivação central no transformador. Isso significa que um único enrolamento é usado para ambas as metades do ciclo.
Componentes eletrônicos enrolados são caros e incluir uma derivação central significa que dois enrolamentos idênticos, cada um fornecendo a tensão total, são necessários para fornecer a retificação de onda completa. Isso dobra o número de voltas e aumenta o custo do transformador.
A abordagem usando um transformador com fita central tem o benefício de que apenas dois diodos são necessários, um conectado ao exterior de cada enrolamento e o derivação central levado à terra. No entanto, o custo adicional do enrolamento extra supera em muito o custo dos dois diodos semicondutores adicionais necessários para fazer uma ponte retificadora.
O custo total da fonte de alimentação é normalmente muito importante ao projetar fontes de alimentação lineares ou outros dispositivos eletrônicos.
Para ver como o retificador de onda completa do diodo em ponte opera, é útil ver o fluxo de corrente ao longo de um ciclo completo da forma de onda de entrada.
Na maioria das aplicações de fonte de alimentação, seja para reguladores de tensão linear ou para aplicações de fonte de alimentação chaveada, a saída de uma ponte retificadora será conectada a um capacitor de suavização como parte da carga.
Esses componentes eletrônicos aceitam carga durante as partes de alta tensão da forma de onda e, em seguida, distribuem carga à carga quando a tensão cai. Desta forma, eles fornecem uma tensão mais constante do que a saída direta da ponte retificadora. Isso permite que outros circuitos, como reguladores de tensão linear e fontes de alimentação comutadas, operem corretamente.
Nota sobre a suavização do capacitor da fonte de alimentação:
Os capacitores são usados em muitas aplicações de fonte de alimentação para reguladores de tensão linear e fontes de alimentação comutadas para suavizar a forma de onda retificada que, de outra forma, variaria entre a tensão de forma de onda de pico e zero. Ao suavizar a forma de onda, é possível executar circuitos eletrônicos a partir dela.
Em termos da ponte retificadora e seus diodos, a inclusão do capacitor significa que a corrente percorrida pelos diodos terá picos significativos à medida que o capacitor for carregado.
Ao selecionar os componentes eletrônicos para a ponte retificadora, é necessário garantir que eles possam acomodar os níveis de corrente de pico.
Ponte Retificadora
Os componentes do retificador de ponte podem vir em uma variedade de formas. Eles podem ser feitos usando diodos discretos. Um anel dos quatro diodos pode ser facilmente feito em uma etiqueta ou como parte de uma placa de circuito impresso. Deve-se tomar cuidado para garantir que os diodos sejam suficientemente ventilados, pois podem dissipar o calor sob carga.
Alternativamente, os retificadores de ponte vêm como componentes eletrônicos únicos contendo os quatro diodos em um único bloco ou encapsulamento. As quatro conexões são destacadas e marcadas com “+”, “-” e “~”. A conexão “~” é usada para conectar à entrada alternada. As conexões + e – são óbvias.
Alguns desses retificadores de ponte são destinados à montagem em uma placa de circuito impresso e podem ter fios para montagem em furo passante. Outros podem ser dispositivos de montagem em superfície.
Alguns retificadores de ponte estão contidos em encapsulamentos maiores e destinam-se à montagem em um dissipador de calor. Como esses retificadores são projetados para transportar níveis significativos de corrente, eles podem dissipar níveis significativos de calor como resultado da queda do diodo e também da resistência interna do silício a granel usado para os diodos.
Considerações de projeto de circuito retificador de ponte
Os circuitos retificadores de ponte são relativamente diretos – não há muito o que causar um problema em qualquer projeto de circuito eletrônico.
No entanto, existem vários pontos que precisam ser lembrados ao usar uma ponte retificadora para fornecer uma saída CC a partir de uma entrada CA:
- Quedas de tensão: Não se deve esquecer que a corrente que flui em uma ponte retificadora passará por dois diodos. Como resultado, a tensão de saída terá caído neste valor. Como a maioria dos retificadores de ponte usa diodos de silício, essa queda será de no mínimo 1,2 volts e aumentará à medida que a corrente aumentar. Consequentemente, a saída de tensão máxima que pode ser alcançada é um mínimo de 1,2 volts abaixo da tensão de pico da entrada CA.
- Calcule o calor dissipado no retificador: Os diodos diminuirão a tensão em um mínimo de 1,2 volts (assumindo um diodo de silício padrão), que aumentará à medida que a corrente aumentar. Isso resulta da queda de tensão padrão no diodo e também da resistência dentro do diodo. Observe que a corrente passa por dois diodos dentro da ponte para qualquer meio ciclo. Primeiro um conjunto de dois diodos e depois o outro.Vale a pena consultar a ficha técnica dos diodos da ponte retificadora, ou do componente eletrônico geral da ponte retificadora, para ver a queda de tensão para o nível de corrente previsto.A queda de tensão e a corrente que passa pelo retificador gerarão calor que precisará ser dissipado. Em alguns casos, isso pode ser facilmente dissipado pelo resfriamento a ar, mas em outros casos, a ponte retificadora pode precisar ser aparafusada a um dissipador de calor. Muitos retificadores de ponte são construídos para serem aparafusados em um dissipador de calor para essa finalidade.
- Tensão inversa de pico: É muito importante garantir que a tensão inversa de pico da ponte retificadora ou diodos individuais não seja excedida, caso contrário, os diodos podem quebrar.A classificação PIV dos diodos em uma ponte retificadora é menor do que a necessária para a configuração de dois diodos usada com um transformador com derivação central. Se a queda de diodo for negligenciada, a ponte retificadora requer diodos com metade da classificação PIV daqueles em um retificador com derivação central para a mesma tensão de saída. Essa pode ser outra vantagem de usar essa configuração.As voltagens inversas de pico nos diodos são iguais à voltagem secundária de pico V sec porque, em meio ciclo, os diodos D1 e D4 estão conduzindo e os diodos D2 e D3 são polarizados reversamente.
- Assumindo diodos perfeitos que não têm queda de tensão entre eles – uma boa suposição para esta explicação. Com isso, pode-se ver que os pontos A e B terão o mesmo potencial, assim como os pontos C e D. Isso significa que a tensão de pico do transformador aparecerá na carga. A mesma tensão também aparece em cada diodo não condutor.
Os retificadores de ponte são uma maneira ideal de fornecer uma saída retificada de uma entrada alternada. O retificador de ponte fornece uma saída retificada de onda completa que permite obter um melhor desempenho em muitos casos.
Circuito retificador da ponte de alimentação dividida
Para muitos circuitos como amplificadores operacionais, podem ser necessárias fontes divididas de uma fonte de alimentação linear. É possível criar uma fonte dividida para essas e outras aplicações com muita facilidade usando um retificador em ponte de onda completa. Embora volte a usar um transformador split, ou seja, com derivação central, pode valer a pena ganhar um modo chaveado ou fonte de alimentação linear com a combinação de fontes negativas e positivas usando a ponte retificadora.
O circuito opera de forma eficaz e eficiente porque ambas as metades da forma de onda de entrada são usadas em cada seção do enrolamento secundário do transformador.
A solução do retificador de ponte de alimentação dupla requer o uso de um transformador com derivação central, mas um segundo enrolamento geralmente seria necessário para fornecer a alimentação dupla.
O circuito retificador de onda completa baseado na ponte de diodos tem um bom desempenho e é usado na maioria das aplicações de retificador de onda completa. Ele usa as duas metades da forma de onda no enrolamento do transformador e, como resultado, reduz as perdas de calor para um determinado nível de corrente de saída quando comparado a outras soluções. Além disso, esta solução não requer um transformador com derivação central (exceto para a versão de alimentação dupla) e, como resultado, os custos são reduzidos.
A ponte retificadora é provavelmente mais conhecida por seu uso em fontes de alimentação chaveadas e fontes de alimentação lineares, mas também é usada em muitos outros circuitos.
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