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Circuitos Retificadores de Diodo

28 de fevereiro de 2023 0 Comentários Leitura: 8 min

Os circuitos retificadores de diodo vêm em muitas formas, desde diodos simples até meia onda, retificadores de onda completa, aqueles que usam retificadores de ponte, dobradores de tensão e muito mais.

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Circuitos retificadores de diodo incluem:

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Os circuitos retificadores de diodo são um dos principais circuitos usados em equipamentos eletrônicos. Eles podem ser usados em fontes de alimentação de modo chaveado e fontes de alimentação lineares, demodulação de sinal de RF, detecção de potência de RF e muito mais.

Existem vários tipos diferentes de circuito retificador de diodo, cada um com suas próprias vantagens e desvantagens. As decisões sobre qual tipo de circuito de diodo usar dependem da situação em questão.

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Sumário

Noções básicas do circuito retificador de diodo

O componente chave em qualquer circuito retificador é naturalmente o diodo ou diodos usados. Esses dispositivos são únicos em permitir apenas a passagem de corrente em uma direção e bloquear o fluxo de corrente na outra.

Curiosamente, Ambrose Fleming, que inventou a primeira forma de diodo – um diodo termiônico – chamou sua versão de válvula por causa de sua ação unidirecional. Os diodos semicondutores agora executam a mesma função, mas ocupam uma fração do espaço e são normalmente apenas uma pequena fração do custo.

O diodo semicondutor tem uma característica parecida com a mostrada no gráfico. Na direção direta, uma pequena tensão é necessária no diodo antes que ele conduza – isso é conhecido como tensão de ativação.

A tensão real de ativação depende do tipo de diodo retificador e do material usado. Para um retificador de diodo de silício padrão, essa tensão de ativação é de cerca de 0,6 volts. Os diodos de germânio têm uma tensão de ativação de cerca de 0,2 – 0,3V, e os diodos Schottky de silício têm uma tensão de ativação semelhante, ou seja, na região de 0,2 – 0,3V.

Na direção inversa, o retificador de diodo passará muito pouca corrente. Há uma pequena corrente de fuga, mas para os diodos retificadores usados hoje, isso geralmente pode ser ignorado.

No entanto, vale a pena lembrar que, à medida que a tensão reversa aumenta, o diodo acaba quebrando. A tensão de ruptura é normalmente bem superior à tensão de ativação – as escalas no diagrama foram alteradas (comprimidas) na direção reversa para ilustrar que ocorre a ruptura reversa.

Nota sobre os tipos de diodo:

Embora a função básica de um diodo permaneça a mesma, existem muitos tipos diferentes com características ligeiramente diferentes. Alguns podem ser otimizados para retificação de potência, outros para retificação de sinal, outros usam a junção de diodo para emitir luz, ou possuem capacitância variável, etc.

Para aplicações de retificação de potência, diodos de potência ou diodos Schottky são normalmente usados. Para retificação de sinal, diodos de contato de ponto pequeno, diodos de sinal ou diodos Schottky podem ser usados. A tensão de ativação direta mais baixa para diodos Schottky é uma vantagem distinta para diodos detectores de RF, onde os níveis de sinal podem ser pequenos e até mesmo o nível de tensão de ativação pode ser muito importante. No entanto, as características de vazamento reverso não são tão boas quanto os diodos de silício normais.

Pacotes de diodo

Os semicondutores vêm em uma grande variedade de embalagens. Eles estão disponíveis como diodos de chumbo, alguns pequenos diodos de sinal estão disponíveis em embalagens de vidro com chumbo, enquanto outros estão disponíveis em embalagens de plástico com chumbo.

Símbolo do circuito de diodo e orientação física do diodo

Para aplicações de maior potência, alguns diodos estão disponíveis em pacotes que podem ser aparafusados a dissipadores de calor. Eles são destinados a projetos de circuitos de corrente muito mais alta, onde níveis significativos de calor podem ser dissipados como resultado da queda de tensão direta e também da corrente consumida.

Há também uma boa seleção de diodos de montagem em superfície. Com o uso crescente da produção automatizada, a tecnologia de montagem em superfície e os diodos de montagem em superfície estão sendo usados cada vez mais. Naturalmente, sua dissipação de energia pode não ser suficiente para projetos de alta potência, mas eles são adequados para muitos projetos de circuitos eletrônicos.

Outro tipo de pacote de diodo é uma ponte retificadora. Isso consiste em quatro diodos em um único pacote conectado para fornecer um retificador de onda completa. Esses retificadores de ponte são muito úteis, pois significam que apenas um dispositivo em vez de quatro é necessário.

Ação do retificador de diodo

A ação do diodo é permitir que a corrente flua em apenas uma direção. Portanto, se uma forma de onda alternada for aplicada a um diodo, ele só permitirá a condução na metade da forma de onda. A metade restante está bloqueada.

Configurações do circuito retificador de diodo

Existem várias configurações diferentes de circuito retificador de diodo que podem ser usadas. Cada uma dessas diferentes configurações tem suas próprias vantagens e desvantagens e, portanto, são aplicáveis a diferentes aplicações.

Circuito retificador de meia onda: Esta é a forma mais simples de retificador. Muitas vezes, usar apenas um único diodo bloqueia metade do ciclo e permite o outro. Como tal, apenas metade da forma de onda é usada.Embora a vantagem desse circuito seja sua simplicidade, a desvantagem é o fato de haver mais tempo entre os picos sucessivos do sinal retificado. Isso torna a suavização menos eficaz e mais difícil de atingir altos níveis de rejeição de ondulação.Este circuito não é usado para nenhuma aplicação de fonte de alimentação – é mais comumente usado para aplicações de detecção de sinal e detecção de nível.Leia mais sobre . . . . Meia Onda Retificador Retificador.
Circuito retificador de onda completa: Esta forma de circuito retificador usa ambas as metades da forma de onda. Isso torna essa forma de retificador mais eficaz e, como há condução nas duas metades do ciclo, a suavização se torna muito mais fácil e eficaz. Existem dois tipos de retificador full ave.
- Retificador de onda completa do transformador com fita central de dois diodos: A versão de dois diodos do circuito retificador de onda completa requer uma derivação central no transformador. Quando se utilizavam tubos de vácuo/válvulas termiônicas, esta opção era amplamente utilizada tendo em vista o custo das válvulas. No entanto, com semicondutores, um circuito de ponte de quatro diodos economiza o custo do transformador com derivação central e é igualmente eficaz.Leia mais sobre . . . . Retificador de dois diodos de onda completa.
- Circuito retificador completo em ponte: Esta é uma forma específica de retificador de onda completa que utiliza quatro diodos em uma topologia de ponte. Os retificadores em ponte são amplamente utilizados, principalmente para retificação de potência, e podem ser obtidos como um único componente contendo os quatro diodos conectados no formato de ponte.Este formato usa quatro diodos, dois condutores em cada metade do ciclo. Isso significa que há duas quedas de tensão no diodo que podem dissipar alguma energia, mas economizam a necessidade de um transformador com derivação central, o que gera uma economia significativa de custos. Além disso, os diodos não precisam ter uma classificação de tensão reversa tão alta quanto as usadas na configuração de dois diodos.Tendo em vista que existem duas quedas de tensão nos diodos, este circuito raramente é usado para aplicações de detecção de sinais. No entanto, é muito adequado para uso em fontes de alimentação lineares e também em muitos casos em fontes de alimentação comutadas.Leia mais sobre . . . . Ponte Retificadora.
Circuito retificador síncrono: Os retificadores síncronos ou ativos usam elementos ativos em vez de diodos para fornecer a comutação. Isso supera as perdas de diodo e melhora significativamente os níveis de eficiência.Tendo em vista os maiores níveis de eficiência que os retificadores síncronos podem oferecer, eles estão sendo amplamente utilizados em fontes chaveadas de alta eficiência. Sua complexidade é mais do que superada pelos níveis de eficiência muito mais altos alcançáveis.Leia mais sobre . . . . Retificadores Síncronos.

Tendo em vista a variedade de diferentes tipos de circuito retificador, existe uma boa escolha de qual tipo usar. Em muitos casos, isso é ditado pelo nível de desempenho exigido e, na maioria dos casos, é necessária uma forma de retificador de onda completa. Com a disponibilidade e o baixo custo dos retificadores em ponte, esta é normalmente a opção mais barata, em vez de economizar nos diodos e então exigir um transformador de derivação central./p>

Com fontes de alimentação modernas exigindo níveis cada vez mais altos de eficiência, muitos projetistas estão buscando o uso de retificadores síncronos. Embora sejam mais complicados e, portanto, custem mais, esse custo geralmente vale o retorno que eles dão ao aumentar o nível de eficiência.

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