Hoje, a maioria dos dispositivos elétricos apresenta uma ponte de diodo semicondutor como o transformador que transforma a entrada CA de uma fonte elétrica em uma saída CC que alimenta seus circuitos e componentes. Essas peças eletrônicas discretas são comumente chamadas de retificadores e podem ser encontradas em tudo, desde controladores de motores e eletrodomésticos até aplicações de soldagem.

O que é uma ponte retificadora

A ponte retificadora converte corrente alternada em corrente contínua e pode ser utilizado em muitas aplicações, como fontes de alimentação comutadas e fontes de alimentação lineares. Além disso, pontes retificadoras podem ser encontradas em dispositivos como equipamentos de solda elétrica ou rádios.

Um circuito retificador de ponte típico consiste em uma tensão CA de entrada, quatro diodos e um resistor de carga conectado ao terminal positivo do sinal CC de saída. Conforme mostrado na Figura 1, isso reduz a tensão de saída diminuindo a corrente que flui através de cada diodo, conforme mostrado.

A eficiência máxima de um retificador em ponte é determinada pela relação entre a potência de saída CC e a potência de entrada CA. Ele pode chegar a 81,2%, embora, na realidade, esse valor tenda a ser muito menor devido às quedas de tensão devido à corrente que flui pelos diodos.

Construindo uma ponte retificadora

Um retificador de onda completa é um conversor CC eficiente que utiliza quatro diodos em um circuito de ponte para converter corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC). O principal benefício desse tipo de circuito é que ele não precisa de um caro transformador com derivação central, reduzindo significativamente seu tamanho e custo.

Quando um sinal CA é aplicado a uma ponte retificadora, os diodos D1 e D3 tornam-se polarizados diretamente, enquanto os diodos D2 e D4 tornam-se polarizados reversamente. Isso faz com que a corrente de carga flua através dos diodos D2 e D3, levando à resistência RL no resistor de carga de saída.

Em um meio ciclo negativo, os diodos D2 e D3 tornam-se polarizados diretamente, enquanto C e D4 tornam-se polarizados reversamente. Isso faz com que a corrente flua pelos diodos C e D para a saída RL.

As tensões de saída do retificador da ponte são semelhantes a pulsos, portanto, para obter uma alimentação CC suave, devemos filtrá-la com um capacitor. O capacitor carrega até que a tensão retificada atinja seu pico, então descarrega no circuito de carga quando fica baixo para suavizar a forma de onda da retificação.

Tipos de ponte retificadora

Os retificadores de ponte são produtos de módulos semicondutores que convertem entrada CA em saída CC, que pode ser usada para alimentar dispositivos. Eles são comumente encontrados em aparelhos de trabalho e itens elétricos.

1. Monofásico

Um retificador de ponte monofásica é um circuito retificador amplamente utilizado em aplicações como fontes de alimentação de modo chaveado e fontes de alimentação lineares. Ele utiliza quatro diodos (D1, D2, D3 e D4) junto com um resistor de carga (RL) para converter CA em CC com eficiência.

O processo de retificação depende da polaridade de uma forma de onda CA de entrada. Quando o meio ciclo positivo aparece neste sinal, os diodos D1 e D3 tornam-se polarizados diretamente, enquanto os diodos D2 e D4 tornam-se polarizados reversamente. Como resultado, a corrente começa a fluir através do caminho de curto-circuito de D3 e D4..

2. Trifásico

Usado para converter tensão CA trifásica em CC, este dispositivo consiste em seis diodos e fornece uma solução econômica para retificar a fonte de alimentação CA em CC sem a necessidade de um transformador de derivação central. 

Os retificadores trifásicos oferecem maior eficiência de retificação em comparação aos retificadores monofásicos, pois sua corrente de saída é menor e menos componentes CA são necessários para a saída CC.

O retificador de ponte trifásico é uma solução popular para converter energia CA em saída CC constante, mas requer dissipadores de calor caros e soluções de resfriamento ativo, que aumentam seu tamanho e complexidade.

3. Fase Variável

Os retificadores de ponte de fase variável (VPBRs) são conversores de energia elétrica que transformam a tensão de entrada CA em tensão de saída CC. Eles são comumente encontrados em sistemas que operam em altas frequências, como aeronaves.

Esses circuitos têm muitas aplicações, como alimentar motores, acionamentos elétricos, iluminação e outros eletrônicos. O circuito de retificação nesses dispositivos geralmente é construído usando diodos.

Aplicações de uma ponte retificadora

Uma ponte retificadora tem muitas aplicações em dispositivos eletrônicos de energia CA, como eletrodomésticos, controladores de motores, processos de modulação e processos de soldagem.

Uma ponte retificadora é uma configuração eficiente de quatro diodos projetados para converter CA em CC com eficiência. O principal benefício de usar um retificador em ponte é que não há necessidade de um transformador com derivação central, reduzindo assim o tamanho e o custo do dispositivo.

Os retificadores de ponte operam passando tensão CA através deles em meio ciclos positivos e negativos. Isso faz com que a corrente flua através de um resistor de carga RL em quantidades semelhantes durante esses dois ciclos, produzindo tensão CC nos terminais D e C.

Princípios de funcionamento de uma ponte retificadora

Um circuito retificador de ponte consiste em quatro diodos, D1, D2, D3 e um resistor de carga RL conectado entre os terminais A e B. Essa configuração converte efetivamente sinais CA (corrente contínua) sem a necessidade de um transformador exclusivo de derivação centralizada.

Quando um sinal CA de entrada é aplicado através de um retificador de ponte, o terminal A torna-se positivo e o terminal B torna-se negativo durante um meio ciclo. Como tal, os diodos D1 e D3 tornam-se polarizados diretamente, enquanto os diodos D2 e D4 tornam-se polarizados reversamente.

Em ambos os semiciclos positivo e negativo, a mesma quantidade de corrente flui através do resistor de carga RL. Portanto, independentemente de como o sinal CA foi aplicado, o sinal CC de saída sempre terá a mesma polaridade.

Vantagens e Desvantagens de uma Ponte Retificadora

Uma ponte retificadora é um circuito que converte CA em CC. Consiste em quatro diodos e um resistor de carga.

• Eficiência

Ele fornece uma saída mais suave e confiável do que o retificador de meia onda e pode ser empregado na modulação de sinais de rádio ou soldagem elétrica para gerar tensão CC polarizada.

• fator de ondulação

O fator de ondulação, ou a quantidade de componentes CA presentes em uma saída retificada de um retificador em ponte, deve ser mantido o mais baixo possível. A maneira mais eficiente de reduzir esse número é através do uso de capacitores de filtro que filtram formas de onda não senoidais.

• Pico de Tensão Inversa

Os retificadores de ponte produzem o dobro da tensão inversa de pico de um retificador de onda completa com derivação central, eliminando a necessidade de um transformador de derivação central adicional. Além disso, sua saída possui fatores de utilização do transformador mais altos do que os retificadores de onda completa com derivação central, tornando-os mais adequados para muitas aplicações. No entanto, sua natureza pulsante pode representar riscos para equipamentos eletrônicos sensíveis.

• Custo

Uma das vantagens desse tipo de retificador é que ele não precisa de um transformador com derivação central, reduzindo assim o custo e o tamanho do dispositivo. No entanto, este tipo de retificador também apresenta algumas desvantagens. Por exemplo, a perda de energia com este retificador é muito maior em comparação com um retificador de meia onda ou um retificador de onda completa com derivação central.

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