Eletrónica 13.ª Parte
13. CIRCUITOS RETIFICADORES
robótica
14
Paulo Peixoto paulo.peixoto@atec.pt ATEC – Academia de Formação
ELETRÓNICA INDUSTRIAL
13.1 Introdução A maioria dos aparelhos eletrónicos necessitam de uma tensão contínua para o seu funcionamento. Como a tensão da Rede Elétrica Nacional (REN) assume uma caraterística alternada, ter-se-á que converter essa tensão numa tensão contínua. A fonte de alimentação assume esta funcionalidade, originando a tensão contínua necessária para a operação dos circuitos eletrónicos que o constituem. A constituição de uma fonte de alimentação pode ser dividida em 5 etapas, as quais serão analisadas ao longo dos artigos técnicos deste espaço de formação: •
Etapa 1 – Transformação: etapa que assume o objetivo de redução do sinal da REN para uma tensão mais ajustada ao nível de sinal pretendido na saída da fonte de alimentação. Esta etapa é realizada com recurso a um transformador. Os transformadores são dispositivos que funcionam de acordo com os princípios do eletromagnetismo e da indução eletromagnética, Lei de Faraday e Lei de Lenz, respetivamente. São constituídos por duas bobinas que pertencem a circuitos elétricos independentes colocados na proximidade um do outro. No circuito primário aplica-se a tensão (U1) que se pretende aumentar ou reduzir, no caso da fonte de alimentação o objetivo é reduzir a tensão. Esta tensão alternada criará uma corrente elétrica alternada no circuito primário (I1) que, por sua vez, irá criar um campo magnético variável no tempo. No circuito secundário é induzida uma força eletromotriz (U2), devido à variação do fluxo magnético do campo magnético gerado pela corrente alternada do circuito primário (I1) e circula uma corrente induzida (I2). Os transformadores apresentam um núcleo de ferro onde são colocados os enrolamentos do circuito primário e secundário, anteriormente descritos. A expressão matemática seguinte carateriza a relação da tensão, corrente e número de espiras:
U1 U2
=
N1 N2
=
I2 I1
Figura 109. Transformador monofásico. Fonte: RS - https://pt.rs-online.com/.
•
Etapa 2 – Retificação: a etapa de retificação tem como objetivo tornar a corrente bidirecional, sinal com componente na alternância positiva e negativa, numa corrente unidirecional, apenas sinal positivo ou negativo, no entanto ainda alternado. Esta será a etapa em estudo neste artigo.
•
Etapa 3 – Filtragem: o circuito de filtragem coloca o sinal unidirecional da etapa de retificação numa tensão quase contínua. Esta etapa pode ser projetada com recurso a condensadores e bobinas.
•
Etapa 4 – Estabilização ou Regulação: esta etapa tem como objetivo estabilizar/regular a tensão contínua de saída ao nível desejado para a alimentação dos circuitos eletrónicos. Pode ser realizada com recursos a díodos especiais para regulação de tensão, nomeadamente o díodo de Zener, transístores BJT ou circuitos integrados específicos.
INPUT
C1
GND
OUTPUT
C2
TO-220 1
2
3
1. Input 2. Ground 3. Output
Figura 110. Circuito regulador de tensão da série 78XX e montagem para regulador de tensão de saída fixa. Fonte: Texas Instruments - https://www. ti.com/lit/ds/symlink/lm7800.pdf.
• onde: U1 é a tensão no circuito primário em Volts (V) U2 é a tensão no circuito secundário em Volts (V) N1 é o número de espiras do circuito primário N2 é o número de espiras do circuito secundário I1 é a corrente no circuito primário em Ampere (A) I2 é a corrente induzida no circuito secundário em Ampere (A)
78XX
Etapa 5 – Proteção: a etapa final assume a responsabilidade de proteção da fonte de alimentação contra curto-circuitos. No caso de utilização de um circuito integrado como o 78XX esta proteção já se encontra disponível no próprio componente.
A Figura 111 apresenta o diagrama de blocos de uma fonte de alimentação com a apresentação das várias etapas descritas anteriormente.