O que é e como funciona uma ponte retificadora?

Ponte retificadora de tensão – O que é?

A ponte retificadora de tensão transforma uma tensão alternada em tensão contínua. Nesta frase citada temos 5 palavras que são muito importantes para entender este conceito, são elas: Ponte, retificadora, tensão, alternada e continua.
Para explicar a importância de cada uma delas, vamos começar pela tensão. Ela é conhecida popularmente como voltagem, que vem do inglês “voltage”, mas o mais correto é utilizar o termo tensão. Quando você diz que a tomada da sua casa é 127V, você está dizendo que a tensão na tomada é de 127V.

Portanto, a tensão alternada significa que o valor da tensão se alterna entre positivo e negativo o tempo todo. Num momento ele tem um valor maior que zero e em outro menor que zero. Talvez você não saiba, mas a tensão na tomada muda entre negativo e positivo 60 vezes por segundo!

Temos aí um pequeno problema, a maioria dos aparelhos eletrônicos precisam de tensão contínua para funcionar e não alternada! A tensão contínua é aquela que se mantém o tempo todo positiva, ou seja, sempre maior que zero, mas isso não significa que ela precisa ser necessariamente constante!

Vamos agora explicar o termo retificadora! Caso você não saiba, retificar significa “tornar reto” ou alinhar. A ponte retificadora atua mantendo a tensão alternada “reta”, ou seja, tensão contínua! Agora falta explicar apenas o termo ponte não é mesmo? Acredita-se que o nome ponte está relacionado com a ponte de Wheatstone, que é feita com resistores e não diodos, mas tem um desenho muito parecido como você pode ver na imagem abaixo!

Pronto! Agora que todos os termos principais foram esclarecidos, podemos continuar com a explicação, aprofundando ainda mais na forma com a ponte retificadora exerce a sua função! Para isso, vamos pegar como exemplo alguma fonte de tensão alternada para explicar o funcionamento da ponte retificadora. Esta tensão alternada pode vir por exemplo, de uma tomada ou de uma saída de um transformador.

Uma fonte de tensão alternada em um momento tem tensão positiva e em outro a tensão fica negativa. Cada parte é um semiciclo, ou seja, a tensão alterna entre semiciclos positivos e negativos, assim como mostra a imagem a seguir.

Existem pontes retificadoras prontas para serem usadas, mas ela também pode ser montada utilizando 4 diodos que é o caso do exemplo que vamos mostrar. Se você não sabe, os diodos são componentes eletrônicos que conduzem eletricidade apenas em um sentido. Já falamos detalhadamente sobre os diodos em outro artigo aqui no site, indicamos esta leitura complementar.

O interessante da ponte retificadora é forma como os diodos estão ligados entre si, cada um em uma posição estratégica! Você precisa compreender que a corrente elétrica passa pelo diodo no sentido da seta do desenho no diodo, ou seja, a corrente vai do anodo para o catodo, assim como está representado na imagem a seguir:

Um detalhe interessante é que só vai haver corrente elétrica se a tensão no anodo foi maior que no catodo. Nunca se esqueça desse detalhe! Sendo assim, quando ligamos a tensão alternada na ponte retificadora, veja o que acontece! Quando a tensão fica positiva do lado de cima, a corrente elétrica gerada chega no ponto p1 e precisa se decidir entre D1 e D2. 

Lembra do sentido permitido da corrente no diodo? Então neste caso, o caminho permitido é através de D1, seguindo o sentido de corrente no diodo.

Agora em p2 a corrente não pode fluir por D3, pois o sentido é proibido! Sendo assim a corrente flui pelo resistor até chegar a p3. 

Agora em p3 tanto D2 quanto D4 estão no sentido correto para conduzir corrente. A energia poderia voltar por D2, mas isto não acontece por que do outro lado do D2 também está positivo. Logo a corrente flui através de D4! 

Ao chegar em p4, a corrente poderia voltar por D3, mas isto não acontece por que do outro lado de D3 está positivo também! Assim a corrente flui de volta para a fonte, fechando o ciclo.

Agora, quando a tensão alterna para o semiciclo negativo, você pode notar que temos um trajeto diferente da corrente! A corrente chega em p4 e precisa se decidir entre D3 e D4. 

Como o sentido via D4 não é permitido, ela vai por D3, lembre-se sempre da seta. 

Ao chegar em p2, não há como fluir por D1 então a corrente passa pelo resistor até p3. 

Chegando em p3, não dá pra voltar via D4 pois D4 também tem positivo do outro lado, sendo assim, a corrente vai por D2 até p1.

Em p1, como do outro lado de D1 também está positivo, a corrente segue para o negativo da fonte!

Não sei se vocês perceberam, mas a corrente no resistor foi no mesmo sentido, da esquerda para a direita, tanto no ciclo positivo quanto no negativo, observe na imagem abaixo. Desta forma, a energia que entrou alternada, aparece sempre positiva e no mesmo sentido na saída da ponte retificadora. 

Mas e pra fazer a tensão ficar realmente contínua na saída? Para isso, é necessário utilizar um capacitor, colocando-o em paralelo com o resistor. Feito isso, ele vai se carregar e se encher de energia toda vez que tensão subir e no momento que a tensão começar a descer é o capacitor que vai enviar a energia dele para alimentar o seu circuito, deixando a tensão na saída contínua ou o mais próximo possível disto! 

Fonte: https://www.mundodaeletrica.com.br

O que é um diodo?

Você sabe o que é um diodo e como ele funciona? Por mais diferente que este termo pareça, é certo que você já viu um diodo e como sabemos disso? Bom, é muito simples! Se você assiste alguma coisa em um monitor de LED ou em um celular com tela de LED, você está literalmente olhando para milhões de diodos! Cada luzinha que acende nos eletrônicos que você tem em sua residência é um diodo emissor de luz, que é popularmente conhecido como LED

Um diodo é um componente eletrônico que permite a passagem da corrente elétrica somente em um sentido. Uma analogia simples que podemos fazer é comparar um diodo a uma válvula que só deixa a água fluir em um sentido, ou seja, o diodo faz a mesma coisa com a corrente elétrica. Isso fica bem exemplificado na imagem abaixo:

O diodo é um componente com 2 terminais, onde o próprio símbolo esquemático indica qual é a polaridade. Se você observar o símbolo do diodo de perto, será possível visualizar um triângulo que forma uma pequena seta, indicando em que sentido a corrente elétrica é permitida. Nos diodos a corrente flui do anodo para o catodo, assim como mostra a imagem a seguir: 

Qual a funcionalidade dos diodos?

Podemos afirmar que o diodo tem diversas aplicações e uma delas é atuar como um retificador, convertendo tensão alternada em contínua. Mas um diodo não é uma válvula de eletricidade perfeita, ele gasta um pouco de energia para trabalhar e quando a corrente flui através do diodo, alguma potência sempre é dissipada em forma de calor. Isto é percebido através de uma queda de tensão de aproximadamente 0.7V.

Portanto, quanto maior for a corrente, maior será o aquecimento no diodo. Então, sabemos que a queda de tensão pode variar de acordo com a corrente, com a temperatura e com o tipo de diodo também! Mas para facilitar a compreensão desta queda de tensão, vamos dar um exemplo e nele iremos considerar que a queda é sempre de 0.7V.

Para fazer um diodo conduzir eletricidade você precisar colocar pelo menos 0.7V do anodo para o catodo! Com menos que isso, o diodo de silício não é capaz de conduzir eletricidade. Então, se você colocar 5V entre o anodo e catodo de um diodo, haverá corrente passando no diodo e a tensão no diodo será de 0.7V, sobrando 4.3V para o restante do circuito, assim como mostra a imagem a seguir:

Esta queda de tensão de 0.7V pode ser um problema em alguns circuitos e é por isso que existem diodos com características diferentes, inclusive com uma queda de tensão bem menor.

Como escolher um diodo?

Como já foi dito, o diodo dissipa um pouco de calor, ou seja, saber a potência máxima que ele suporta é fundamental para a escolha do diodo adequado. A potência no diodo é calculada multiplicando a queda de tensão no diodo pela corrente que está passando por ele.

Para exemplificar isso, imagine que uma corrente de 500mA esteja passando por um diodo de silício. A queda de tensão típica neste diodo é de 0.7V, logo a potência dissipada será de 0,5A multiplicada por 0,7V, totalizando 0.35W ou 350 mW, assim como mostra a imagem abaixo:

Pode não parecer muito, mas é uma potência que pode fazer o diodo esquentar bem! Sendo assim, é muito importante saber qual é a corrente máxima que o diodo pode suportar. Esta informação está presente no manual ou no datasheet do diodo.

Posso usar 2 diodos em paralelo?

A resposta é não! A corrente não vai se dividir proporcionalmente entre os diodos como acontece com os resistores, ou seja, não adianta colocar dois diodos em paralelo para suportar mais corrente. O que vai acontecer se você fizer isto, é que um dos diodos vai ser mais rápido e conduzir a corrente primeiro, consequentemente irá receber mais corrente por causa disto.

Outra característica interessante que diferencia os diodos é a velocidade de chaveamento! Cada diodo demora um tempo para “fechar e abrir a válvula” que permite a corrente fluir. Sendo assim, é importante compreender que existem diodos para serem usados em baixa frequência como os que são ligados em pontes retificadoras na rede alternada, e também existem diodos mais rápidos para outras aplicações, que suportam frequências muito maiores.

O que é tensão reversa máxima do diodo?

Esta é uma das características mais importante dos diodos! Voltando a analogia da válvula de água utilizada no primeiro exemplo do artigo, a tensão reversa máxima seria como a máxima pressão que a válvula consegue suportar sem deixar a água vazar!

Assista o vídeo abaixo e nele você vai ver na prática como ocorre o aquecimento no diodo, como testar a polaridade, como determinar qual é a tensão reversa máxima e muitas outras dicas de uma forma bem dinâmica.

A melhor forma de aprender sobre diodos é pesquisar os datasheets de vários modelos e ver quais deles podem ser usados em cada aplicação. Analise bem, pois são dezenas de tipos e classificações de diodos. Além dos diodos de uso geral, os mais comuns são os LEDs, os diodos zener, os diodos de sinal, os diodos de potência, os foto diodos, o diodo laser, o varicap, etc. Enfim, a lista é enorme! 

 Fonte: https://www.mundodaeletrica.com.br