Como funciona um retificador?

Você pode se perguntar como as linhas de força enviam correntes elétricas por longas distâncias para diferentes propósitos. E existem diferentes "tipos" de eletricidade. A eletricidade que alimenta os sistemas ferroviários elétricos pode não ser apropriada para eletrodomésticos como telefones e televisores. Os retificadores ajudam na conversão entre esses diferentes tipos de eletricidade.

Os retificadores permitem a conversão de corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC). AC é a corrente que alterna entre fluir para frente e para trás em intervalos regulares, enquanto DC flui em uma única direção. Eles geralmente contam com uma ponte retificadora ou um diodo retificador.

Todos os retificadores usamJunções P-N, dispositivos semicondutores que permitem que a corrente elétrica flua em apenas uma única direção a partir da formação de semicondutores do tipo p com semicondutores do tipo n. O lado "p" tem um excesso de buracos (locais onde não há elétrons), por isso é carregado positivamente. O lado "n" é carregado negativamente com elétrons em suas camadas externas.

Muitos circuitos com esta tecnologia são construídos com umretificador de ponte. Os retificadores de ponte convertem AC em DC usando seu sistema de diodos feito de um material semicondutor em meia onda método que retifica uma direção do sinal AC ou um método de onda completa que retifica ambas as direções da entrada AC

Semicondutores são materiais que permitem o fluxo de corrente porque são feitos de metais como o gálio ou metalóides como o silício que estão contaminados com materiais como o fósforo como meio de controle atual. Você pode usar um retificador de ponte para diferentes aplicações para uma ampla gama de correntes.

Os retificadores em ponte também têm a vantagem de gerar mais tensão e potência do que outros retificadores. Apesar desses benefícios, os retificadores em ponte sofrem por ter que usar quatro diodos com os diodos extras em comparação com outros retificadores, causando uma queda de tensão que diminui a tensão de saída.

Cientistas e engenheiros geralmente usam silício com mais frequência do que germânio na criação de diodos. As junções p-n de silício funcionam com mais eficácia em temperaturas mais altas do que as de germânio. Os semicondutores de silício permitem que a corrente elétrica flua com mais facilidade e podem ser criados com custos mais baixos.

Esses diodos aproveitam a junção p-n para converter CA em CC como uma espécie de "interruptor" elétrico que permite que a corrente flua na direção direta ou reversa com base na junção p-n direção. Os diodos polarizados para frente permitem que a corrente continue a fluir enquanto os diodos polarizados reversos a bloqueiam. Isso é o que faz com que os diodos de silício tenham uma voltagem direta de cerca de 0,7 volts, de modo que só permitem o fluxo de corrente se for maior do que volts. Para diodos de germânio, a tensão direta é de 0,3 volts.

O terminal anódico de uma bateria, eletrodo ou outra fonte de tensão onde ocorre oxidação em um circuito fornece os orifícios ao catodo de um diodo na formação da junção p-n. Em contraste, o cátodo de uma fonte de tensão, onde ocorre a redução, fornece os elétrons que são enviados para o ânodo do diodo.

Você pode estudar comoretificadores de meia ondaestão conectados em circuitos para entender como funcionam. Os retificadores de meia onda alternam entre polarização direta e polarização reversa com base no meio-ciclo positivo ou negativo da onda CA de entrada. Ele envia esse sinal para um resistor de carga de forma que a corrente que flui através do resistor seja proporcional à voltagem. Isso acontece devido à Lei de Ohm, que representa a tensãoVcomo o produto da correnteeue resistênciaRdentro

Você pode medir a tensão através do resistor de carga como a tensão de alimentaçãoV_s, que é igual à tensão DC de saídaV_Fora. A resistência associada a esta tensão também depende do diodo do próprio circuito. Em seguida, o circuito retificador muda para polarização reversa, no qual leva o meio ciclo negativo do sinal CA de entrada. Neste caso, nenhuma corrente flui através do diodo ou circuito e a tensão de saída cai para 0. A corrente de saída é, então, unidirecional.

•••Syed Hussain Ather

Os retificadores de onda completa, em contraste, usam todo o ciclo (com semiciclos positivos e negativos) do sinal CA de entrada. Os quatro diodos em um circuito retificador de onda completa são dispostos de forma que, quando a entrada do sinal AC é positiva, a corrente flui através do diodo deD₁para a resistência de carga e de volta para a fonte AC atravésD₂. Quando o sinal AC é negativo, a corrente leva oD₃-carregar-D₄caminho em vez disso. A resistência de carga também produz a tensão CC do retificador de onda completa.

O valor médio da tensão de um retificador de onda completa é o dobro de um retificador de meia onda, e ovoltagem quadrada média, um método de medição de tensão CA de um retificador de onda completa é √2 vezes maior do que o de um retificador de meia onda.

A maioria dos aparelhos eletrônicos em sua casa usa CA, mas alguns dispositivos, como laptops, convertem essa corrente em CC antes de usá-la. A maioria dos laptops usa um tipo de fonte de alimentação comutada (SMPS) que permite que a tensão CC de saída tenha mais potência para o tamanho, custo e peso do adaptador.

SMPS funciona usando um retificador, oscilador e filtro que controla a modulação de largura de pulso (um método de reduzir a potência de um sinal elétrico), tensão e corrente. O oscilador é uma fonte de sinal CA a partir da qual você pode determinar a amplitude da corrente e a direção em que ela flui. O adaptador CA do laptop então usa isso para se conectar à fonte de alimentação CA e converte a alta tensão CA em baixa tensão CC, uma forma que ele pode usar para se alimentar, durante o carregamento.

Alguns sistemas retificadores também usam um circuito de suavização ou capacitor que permite a saída de uma tensão constante, em vez de uma que varia com o tempo. O capacitor eletrolítico de capacitores de suavização pode atingir capacitâncias entre 10 a milhares de microfarads (µF). Mais capacitância é necessária para maior tensão de entrada.

Outros retificadores usam transformadores que alteram a tensão usando semicondutores de quatro camadas, conhecidos comotiristoresao lado de diodos. UMAretificador controlado por silicone, outro nome para tiristor, usa um cátodo e um ânodo separados por um portão e suas quatro camadas para criar duas junções p-n dispostas uma em cima da outra.

Os tipos de sistemas retificadores variam entre as aplicações nas quais você precisa alterar a tensão ou a corrente. Além das aplicações já discutidas, os retificadores encontram uso em equipamentos de soldagem, soldagem elétrica, sinais de rádio AM, geradores de pulso, multiplicadores de tensão e circuitos de alimentação.

Os ferros de soldar que são usados ​​para conectar partes de circuitos elétricos usam retificadores de meia onda para uma única direção da entrada CA. As técnicas de soldagem elétrica que usam circuitos retificadores de ponte são candidatos ideais para fornecer tensão contínua polarizada de alimentação.

O rádio AM, que modula a amplitude, pode usar retificadores de meia onda para detectar mudanças na entrada do sinal elétrico. Os circuitos de geração de pulso, que geram pulsos retangulares para circuitos digitais, usam retificadores de meia onda para alterar o sinal de entrada.

Os retificadores em circuitos de fonte de alimentação convertem AC em DC de diferentes fontes de alimentação. Isso é útil porque a CC geralmente é enviada por longas distâncias antes de ser convertida em CA para eletricidade doméstica e dispositivos eletrônicos. Essas tecnologias fazem grande uso da ponte retificadora, que pode lidar com a mudança de tensão.