Retificador de ponto médio de onda completa

Se falamos de retificadores de diodo monofásicos em geral, então o retificador de onda completa de ponto médio permite que você obtenha perdas menores nos próprios diodos, já que existem apenas dois diodos.

Além disso, geralmente tais retificadores são utilizados em dispositivos de baixa tensão onde a corrente através dos diodos é essencial, portanto, neste aspecto, um circuito de ponto médio de onda completa é mais vantajoso, pois as perdas de energia nos diodos são proporcionais ao quadrado do valor médio da corrente que passa por eles.

E quando você considera disponibilidade e qualidade Diodo Schottky (baixa queda de tensão direta) que estão amplamente disponíveis no mercado hoje, a escolha em favor de um circuito de ponto médio é óbvia.

E se estamos falando de conversores de pulso de transformador com um transformador push-pull (ponte, meia-ponte, push-pull) operando em frequências muito mais altas que a frequência normal da rede, apenas o circuito retificador com um ponto médio permanece e não outro.

Porém, neste artigo vamos focar no cálculo do retificador em relação a uma frequência de linha baixa de 50 Hz, onde a corrente retificada é senoidal.

Em primeiro lugar, é de referir que no retificador, que é construído de acordo com este esquema, obriga-nos a ter um transformador com dois enrolamentos secundários idênticos ou com um enrolamento secundário, mas com uma saída a meio (que é essencialmente o mesmo).

A tensão obtida em série dos semi-enrolamentos de tal transformador é na verdade bifásica em relação ao ponto médio, que atua como ponto zero durante a retificação, uma vez que dois EMFs iguais em magnitude, mas opostos em direção, são formados aqui. Ou seja, as tensões nos terminais finais do enrolamento secundário do transformador, que surgem a qualquer momento de sua operação, são defasadas em 180 graus.

Os terminais opostos dos enrolamentos w21 e w22 são conectados aos ânodos dos diodos VD1 e VD2, enquanto as tensões u21 e u22 aplicadas aos diodos estão em antifase.

Portanto, os diodos conduzem corrente por sua vez - cada um durante seu meio ciclo da tensão de alimentação: durante um meio ciclo, o ânodo do diodo VD1 tem um potencial positivo e a corrente i21 flui através dele, através da carga e através do bobina (semicabobina) w21, enquanto o diodo VD2 está na condição de polarização reversa, ele está bloqueado, portanto, nenhuma corrente flui através da meia bobina w22.

Durante o próximo meio ciclo, o ânodo do diodo VD2 tem um potencial positivo e a corrente i22 flui através dele, através da carga e através da bobina (semicabobina) w22, enquanto o diodo VD1 está no estado de polarização reversa, está bloqueado, portanto a corrente não flui através da meia bobina w21.

O resultado obtido é que a corrente circula pela carga sempre no mesmo sentido, ou seja, a corrente é retificada. E cada uma das metades do enrolamento secundário do transformador acaba sendo carregada por apenas meio período de dois. Para um transformador, isso significa que a magnetização nunca ocorre em seu circuito magnético porque as forças magnetomotrizes dos componentes DC das correntes do enrolamento são direcionadas de forma oposta.

Vamos denotar a tensão efetiva entre o ponto médio e o terminal distante de um dos semi-enrolamentos como U2. Obtém-se então a tensão média retificada Ud entre o ponto médio do enrolamento secundário e o ponto de conexão dos cátodos dos diodos, neste caso o valor médio da tensão na carga será:

Vemos que o valor médio da tensão retificada está relacionado ao valor eficaz da mesma forma que o valor médio da corrente está relacionado ao valor eficaz da corrente com uma tensão senoidal não retificada.

O valor médio da corrente de carga é encontrado pela fórmula (onde Rd é a resistência da carga):

E como a corrente flui através dos diodos em série, agora você pode encontrar a corrente média de cada diodo e a amplitude da corrente para cada diodo. Ao escolher um diodo para esse retificador, é importante atentar para o fato de que a corrente máxima permitida do diodo é um pouco maior que o valor estabelecido de acordo com esta fórmula:

Ao projetar um retificador de ponto médio de onda completa, também é importante lembrar que a tensão reversa aplicada a um diodo travado enquanto o outro diodo está conduzindo atinge o dobro da amplitude da tensão de meia bobina.Portanto, a tensão reversa máxima para o diodo selecionado deve ser sempre maior que este valor:

Quando a tensão de saída (corrigida) Ud é especificada, o valor efetivo da tensão U2 do semi-enrolamento secundário será relacionado a ela da seguinte maneira (compare com a primeira fórmula):

Além disso, ao projetar um retificador e definir a tensão média de saída Ud a ser obtida sob carga, é necessário adicionar a ela a queda de tensão direta no diodo Uf (é fornecida na documentação do diodo). Multiplicando metade da corrente de carga média pela queda de tensão direta no diodo, temos a quantidade de energia que inevitavelmente terá que ser dissipada em cada um dos dois diodos como calor:

Ao escolher os diodos, é importante levar isso em consideração, para avaliar as capacidades do invólucro do diodo, se ele pode dissipar tanta energia e não falhar ao mesmo tempo. Se necessário, você precisará fazer cálculos térmicos adicionais em relação à seleção de dissipadores de calor aos quais esses diodos serão conectados.