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Retificador de meia onda: princípio de funcionamento, circuito, formas de onda, fórmula e aplicações

Neste artigo, você aprenderá como um retificador de meia onda converte energia CA em CC, permitindo a passagem de apenas metade do sinal de entrada.Você verá o circuito básico, seus componentes e como o diodo controla o fluxo de corrente.A explicação também orienta você nas formas de onda de entrada e saída para que você possa ver claramente o que muda durante a retificação.Ao final, você entenderá onde esse retificador simples é usado e por que ele ainda é importante.

Catálogo

Figura 1. Circuito Retificador Básico de Meia Onda

O que é um retificador de meia onda?

Um retificador de meia onda é um circuito eletrônico que converte corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC), permitindo a passagem de apenas metade do sinal CA.Ele resolve o problema do uso de energia CA em dispositivos que requerem tensão CC para operar.Este retificador produz uma saída unidirecional que é mais simples e de menor custo em comparação com outros métodos de retificação.Os retificadores de meia onda são comumente usados ​​em aplicações de baixa potência onde a eficiência não é a principal preocupação.Eles servem como um alicerce básico para a compreensão da conversão CA em CC.

Circuito retificador de meia onda e componentes

O circuito retificador de meia onda é um arranjo simples usado para converter tensão CA em tensão CC.Consiste em um pequeno número de componentes essenciais, cada um com uma função fixa no circuito.

Figura 2. Circuito Retificador de Meia Onda

• Alimentação CA

A fonte CA fornece a tensão de entrada alternada ao circuito retificador.Geralmente é retirado da rede elétrica ou de uma fonte de sinal e serve como ponto de partida do processo de conversão.

• Transformador abaixador

O transformador reduz a alta tensão CA de entrada para um nível mais baixo e mais seguro.Ele também fornece isolamento elétrico entre a alimentação de entrada e o circuito retificador.

• Diodo

O diodo é o principal dispositivo retificador do circuito.Permite que a corrente passe em apenas uma direção, possibilitando a conversão de CA para CC.

• Resistor de Carga

O resistor de carga representa o dispositivo elétrico que utiliza a saída retificada.Ele consome energia e desenvolve a tensão de saída em seus terminais.

Princípio de funcionamento do retificador de meia onda

Figura 3. Princípio de funcionamento de um retificador de meia onda

O princípio de funcionamento de um retificador de meia onda é baseado na propriedade unidirecional de um diodo.Quando a tensão CA de entrada está no meio ciclo positivo, o diodo fica polarizado diretamente e permite que a corrente flua através da carga.Isso resulta em uma tensão de saída aparecendo no resistor de carga.Durante o meio ciclo negativo, o diodo torna-se polarizado reversamente e bloqueia o fluxo de corrente.Como resultado, nenhuma tensão de saída é produzida durante esse intervalo.Este processo repetido cria uma saída CC pulsante e unidirecional.

Formas de onda de entrada e saída do retificador de meia onda

Forma de onda de entrada CA

Figura 4. Forma de onda de entrada CA

Uma forma de onda de entrada CA é uma tensão senoidal que alterna continuamente com o tempo.Possui valores de tensão positivos e negativos em relação a um nível de referência.A forma de onda se repete em ciclos regulares, criando uma forma suave e simétrica.O valor de pico representa a tensão máxima atingida em cada ciclo.Este tipo de forma de onda é comumente fornecido por geradores de energia e redes elétricas.A figura ilustra a natureza contínua e alternada da tensão de entrada CA.

Forma de onda de saída CC

Figura 5. Forma de onda de saída CC

Uma forma de onda de saída CC de um retificador de meia onda é uma tensão pulsante que flui em apenas uma direção.Consiste em pulsos de tensão separados com tensão zero entre eles.A saída segue o formato da entrada durante os intervalos selecionados e permanece plana em outros lugares.Isso resulta em um sinal descontínuo, mas unidirecional.A forma de onda se repete periodicamente com a mesma frequência da entrada.A figura mostra como a saída retificada difere de uma forma de onda CA pura.

Retificador de meia onda com filtro capacitor

Figura 6. Circuito Retificador de Meia Onda com Filtro Capacitor

Um retificador de meia onda com filtro capacitor é usado para reduzir variações na tensão de saída CC.O capacitor é conectado em paralelo com a carga, conforme mostrado na figura.Quando a tensão de saída aumenta, o capacitor carrega até o nível de pico.À medida que a tensão começa a cair, o capacitor descarrega lentamente através da carga.Esta descarga ajuda a manter a tensão de saída entre os ciclos.Como resultado, a tensão de ondulação na saída é reduzida.

Figura 7. Forma de onda de saída com filtro capacitor

Uma forma de onda de saída filtrada é mais suave do que uma saída de retificador não filtrada.A figura mostra como o capacitor mantém a tensão após cada pico.Quando a tensão de entrada cai, o capacitor libera a energia armazenada para a carga.Esta ação preenche as lacunas entre os pulsos de tensão.A taxa de descarga depende da resistência da carga e do valor da capacitância.A saída se torna uma tensão CC pulsante mais estável com menor ondulação.

Retificador Trifásico de Meia Onda

Figura 8. Circuito retificador trifásico de meia onda

Um retificador trifásico de meia onda converte energia CA trifásica em CC usando vários diodos.Cada diodo está conectado a uma fase da alimentação CA, conforme mostrado na figura.Apenas um diodo conduz por vez com base na tensão de fase mais alta.A tensão de saída é medida através da carga comum.Esta configuração aumenta a frequência dos pulsos de saída.Como resultado, a saída DC é mais contínua do que a entrada monofásica.

Figura 9. Formas de onda de entrada CA do retificador trifásico de meia onda

Uma entrada CA trifásica consiste em três tensões senoidais separadas por ângulos de fase iguais.A figura mostra as tensões das fases vermelha, amarela e azul ao longo do tempo.Cada fase atinge seu pico em um momento diferente.Esta diferença de fase garante que uma fase esteja sempre próxima do seu valor máximo.A sobreposição contínua de fases melhora o fornecimento de energia.O padrão de forma de onda de entrada suporta uma retificação mais suave.

Figura 10. Forma de onda de saída CC do retificador trifásico de meia onda

A forma de onda de saída CC de um retificador trifásico de meia onda possui pulsos de tensão pouco espaçados.A figura ilustra como os picos de produção ocorrem com mais frequência.Isso reduz o intervalo de tempo entre os pulsos de tensão.A tensão de saída permanece acima de zero durante a maior parte do ciclo.Como resultado, o conteúdo de ondulação é menor em comparação com a saída monofásica.A forma de onda mostra melhor qualidade DC para cargas industriais.

Fórmula retificadora de meia onda

Tensão de saída média (CC)

A tensão média de saída representa o componente DC da saída do retificador.

Tensão de saída RMS

A tensão de saída RMS indica o valor efetivo da tensão retificada.

Fator de ondulação

O fator de ondulação mede a quantidade de variação CA presente na saída CC.

Eficiência de Retificação

A eficiência de retificação indica a eficiência com que a energia de entrada CA é convertida em potência de saída CC.

Tensão Inversa de Pico (PIV)

A tensão inversa de pico é a tensão reversa máxima aplicada ao diodo.

Aplicações do retificador de meia onda

Retificadores de meia onda são utilizados em sistemas eletrônicos simples e de baixa potência.Eles são escolhidos onde o custo e a simplicidade do circuito são mais importantes que a qualidade da saída.

1. Demodulação de Sinal

Retificadores de meia onda são usados em receptores de rádio AM para detecção de sinal.Eles ajudam a extrair sinais de áudio de ondas portadoras.O design simples os torna adequados para circuitos básicos de comunicação.

2. Circuitos de carregamento de bateria

Os carregadores de bateria de baixa corrente usam retificadores de meia onda.Eles fornecem saída DC básica para carregamento lento.Esses circuitos são comuns em dispositivos de baixo custo.

3. Fontes de alimentação para pequenas cargas

Pequenos projetos eletrônicos usam retificadores de meia onda para alimentação CC.Eles são adequados para lâmpadas indicadoras e LEDs.Os requisitos de energia permanecem mínimos em tais aplicações.

4. Recorte e modelagem de sinal

Retificadores de meia onda são usados em circuitos de modelagem de forma de onda.Eles removem metade de um sinal de entrada.Isto é útil em tarefas de condicionamento de sinal.

Retificador de meia onda vs onda completa

Parâmetro	Meia Onda Retificador	Onda completa Retificador
Número de Diodos	1 diodo	2 diodos (tap central) ou 4 diodos (ponte)
AC Fator de utilização	0,318	0,636
CD médio Tensão de saída	0,318 × VM	0,637 × VM
Ondulação Fator	1.21	0,482
Saída Frequência	f	2f
Retificação Eficiência	40,60%	81,20%
Saída RMS Tensão	Vm÷2	Vm÷ √2
Transformador Fator de utilização	0,287	0,693
Pico Inverso Tensão (por diodo)	Vm	2Vm (torneira central), Vm (ponte)
Ondulação Frequência	Igual a frequência de fornecimento	Duas vezes o frequência de fornecimento
Alimentação CC Saída	Baixo	Superior
Poder Qualidade de conversão	Baixo	Alto
Circuito Complexidade	Muito baixo	Moderado
Típico Aplicativos	Sinal detecção, circuitos de baixa potência	Alimentação CC suprimentos, adaptadores

Conclusão

Um retificador de meia onda opera usando um diodo para produzir uma saída CC pulsante unidirecional de uma fonte CA.A estrutura do circuito, o princípio de funcionamento, as formas de onda e os parâmetros de desempenho explicam por que ele é simples, mas ineficiente em comparação com outros retificadores.Adicionar um filtro capacitor e usar uma fonte trifásica melhora a suavidade da saída e reduz a ondulação.Devido ao seu baixo custo e simplicidade, o retificador de meia onda continua útil em aplicações eletrônicas básicas de baixa potência.