Conhecimento

Os retificadoras são os responsáveis pela transformação de corrente alternada em corrente contínua, mas o que isso significa?

Para entendermos isso, primeiro precisamos lembrar o que significam corrente alternada (CA) e corrente contínua (CC). De modo simples, a corrente alternada, como o nome já diz, alterna constantemente o seu sentido, sendo ora positiva e ora negativa, seguindo um comportamento senoidal, como a figura a seguir nos mostra. Por outro lado, a corrente contínua possui um sentido único, que se mantém constante, sempre fluindo do positivo para o negativo (este é o sentido convencional).

Os sinais CA são muito usados na geração e distribuição de eletricidade, sendo o tipo de sinal que chega nas tomadas de nossas casas. Entretanto a maior parte dos eletrônicos que possuímos funcionam com corrente contínua, isso porque a corrente contínua pode ser facilmente armazenada em pilhas e baterias. Além disso, computadores, celulares, entre outros funcionam através da lógica binária, e para isso precisam internamente de tensões estáveis para servirem como níveis baixo (0) e alto (1).

Então, como ligamos circuitos de corrente continua (CC) com a energia das tomadas (CA)?

É aqui que entram os retificadores, que são circuitos elétricos com a função de retificar a tensão CA, isto é, transformá-la em corrente contínua.

Retificadores de Meia Onda

De modo geral, para a retificação de uma senoide apenas se usa uma característica bastante conhecida de um diodo, que é sua capacidade de condução em uma única direção. A imagem abaixo mostra a esquerda um circuito retificador simples, nele o diodo conduz corrente para a carga apenas quando a tensão entre o seu catodo e anodo () é positiva, bloqueando a corrente quando é negativa. Já na imagem a direita temos a tensão na carga R, esta tensão é uma réplica do sinal de entrada, porém com a parte negativa removida.

Esse tipo de circuito é chamado de retificador de meia onda, uma vez que ele elimina metade da onda de entrada. Além disso, embora sem a parte negativa, este sinal ainda não é um sinal CC puro, já que ele não é estável em uma única tensão.

Para aumentar a estabilidade da tensão costuma-se usar um capacitor, ligado paralelo com a carga, como no circuito a seguir.

A ideia aqui é bem simples, ela consiste em carregar o capacitor, durante os picos de tensão, e usar o capacitor para fornecer energia para a carga quando a tensão está em baixa. Assim é possível alcançar maior estabilidade na tensão. Entretanto, com esse tipo de circuito ainda temos alguns problemas, sendo os principais o baixo aproveitamento da tensão, já que ele descarta metade do sinal, e que, mesmo com o capacitor, o sinal ainda continua uma grande variação de tensão, o que fica visível na próxima imagem.

Um modo de contornar estes problemas é o uso de retificadores de onda completa.

Retificadores de Onda Completa

O circuito de retificação mais utilizado é a ponte retificadora, sendo possível construí-la com diodos discretos, como o 1N4007, 1N4148, 1N5402, entre outros, ou podendo ser comprado já montado, como nas pontes KBPC5010, MB10F, e outros. Este circuito é um retificador de onda completa, ou seja, ele não só mantém a parte positiva da onda de entrada como também realiza a reflexão da parte negativa. Sua montagem é simples, envolvendo apenas 4 diodos, ligados como mostrado abaixo.

O funcionamento deste circuito pode ser separado em 2 momentos diferentes. Primeiro, quando a tensão é positiva. Nessa condição os diodos D1 e D2 conduzem corrente elétrica, enquanto os diodos 3 e 4 a bloqueiam, isto está ilustrado na imagem a direita. A imagem a esquerda representa o segundo momento, quando a tensão de entrada é negativa. Nessa condição o inverso ocorre, isto é, os diodos 3 e 4 conduzem e os diodos 1 e 2 bloqueiam a corrente elétrica.

 

Testes Experimentais

Na imagem a seguir temos a tensão usada para alimentar uma carga de 10kΩ após um retificador de onda completa construído com os diodos 1N4148. Essa imagem foi obtida realizando medições com um osciloscópio. Nela vemos que a tensão fica em 0V por alguns instantes, mesmo em um retificador de onda completa. Isso ocorre porque o diodo usado apresenta uma queda de tensão mínima antes da condução de aproximadamente 0,7V. Note que o circuito montado não apresenta o capacitor presente no circuito retificador de onda completa apresentado anteriormente.

Quando usamos um retificador de meia onda, para uma mesma carga, temos como resultado a imagem abaixo. Note que a tensão de pico para ambos os retificadores é a mesma (9,30V). Porém frequência reduz pela metade, quando comparamos com um retificador de onda completa, apesar da fonte ser a mesma.

A diferença nas frequências são provocadas uma vez que o retificador de meia onda conserva a frequência da fonte. Enquanto o retificador de onda completa dobra a frequência, já que o sinal se repete a cada semi ciclo.


Colocando um capacitor de 100uF no retificador de onda completa obtêm-se uma tensão plana como mostra a imagem a seguir.


Note que a tensão é quase constante, já que o capacitor usado possui um valor muito alto. 
Pontes retificadoras são de grande importância na eletrônica. E você, já conhecia elas? Deixe seu comentário sobre o que achou do post.