Este documento descreve vários tipos de fontes de alimentação elétrica, incluindo: (1) Transformador, rectificador, filtro e estabilizador/regulador de tensão; (2) Diferentes tipos de rectificadores como de meia onda, onda completa e ponte; (3) Operação detalhada de cada tipo de rectificador durante os semiciclos positivo e negativo da tensão de entrada.

1. Escola Secund´ria com 3o Ciclo do Ensino B´sico de
a a
´
Adolfo Portela, Agueda
M´dulo 4 - Apontamentos sobre fontes de alimenta¸ao
o c˜
Prof. Eduardo Martins
Janeiro de 2010

2. Conte´ do
u
I Fontes de alimenta¸˜o
ca 2
1 Introdu¸˜o
ca 3
2 Transformador 4
3 Rectificador 4
4 Rectificador de meia onda 4
5 Rectificador de Onda Completa com Deriva¸˜o Central
ca 7
5.1 Semiciclo positivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.2 Semiciclo negativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
6 Retificador de Onda Completa em Ponte 9
6.1 Semiciclo positivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
6.2 Semiciclo negativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
7 Filtragem 11
7.1 Filtro com condensador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
7.2 Filtro com condensador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
8 Estabilizador/Regulador de tens˜o a 13
8.1 Tens˜o positiva 78XX e Tens˜o negativa 79XX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
a a
9 Exercicios 15
Lista de Figuras
1.1 Diagrama de blocos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1

3. Escola Secund´ria com 3o Ciclo do Ensino
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B´sico de Adolfo Portela, Agueda
a
4.1 rectificador de meia-onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4.2 Rectifica¸˜o de meia-onda (semi-ciclo positivo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ca 5
4.3 Esquema equivalente da rectifica¸˜o de meia-onda (semi-ciclo positivo) . . . . . . . . . . . . . . .
ca 5
4.4 Rectifica¸˜o de meia-onda (semi-ciclo negativo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ca 5
4.5 Esquema equivalente da rectifica¸˜o de meia-onda (semi-ciclo negativo) . . . . . . . . . . . . . .
ca 6
4.6 Rorma de onda do rectificador de meia-onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
5.1 Rectificador de Onda Completa com Deriva¸˜o Central . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ca 8
5.2 Circuito equivalente (Semiciclo-positivo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.3 Circuito equivalente (Semiciclo-negativo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5.4 Formas de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
6.1 Rectificador de onda completa em ponte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
6.2 Rectificador em ponte (semiciclo positivo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
6.3 Rectificador em ponte (semiciclo negativo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
6.4 Formas de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
7.1 Filtro com um unico condensador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
´
7.2 Forma da tens˜o e sa´ de um rectificador de onda completa com condensador . . . . . . . . . . 12
a ıda
2

4. Parte I
Fontes de alimenta¸˜o
ca
3

5. 1 Introdu¸˜o
ca
A maioria dos equipamentos electr´nicos s˜o alimentados com tens˜o cont´
o a a ınua, normalmente de 3V a 30V. Mas
a tens˜o alternada dispon´
a ıvel nas tomadas de nossas casas ´ de 230V. Para transformar a tens˜o alternada
e a
dispon´ na tomada em tens˜o cont´
ıvel a ınua, temos que utilizar um circuito normalmente conhecido como fonte
de alimenta¸˜o. Veja abaixo o diagrama de blocos de uma fonte de alimenta¸˜o.
ca ca
Figura 1.1: Diagrama de blocos
1. Transformador monof´sico: A sua fun¸˜o ´ reduzir o n´ de tens˜o dispon´
a ca e ıvel a ıvel nas tomadas 230V,
para n´
ıveis compat´
ıveis com os equipamentos electr´nicos.
o
2. Rectificador: Transforma a tens˜o alternada (ca) em tens˜o cont´
a a ınua (cc) pulsante.
3. Filtro: Converte a tens˜o cc pulsante vinda do rectificador em cont´
a ınua cc com ondula¸˜o.
ca
4. Estabilizador: Tem a fun¸˜o de transformar a tens˜o cc com ondula¸˜o em tens˜o cc pura, que ´ a
ca a ca a e
tens˜o utilizada pelos equipamentos electr´nicos.
a o
4

6. 2 Transformador
Na maior parte das fontes de alimenta¸˜o, o transformador baixa o n´
ca ıvel da tens˜o de entrada para valores
a
eficazes na faixa de 5V a 24V.
3 Rectificador
O rectificador converte tens˜o alternada em tens˜o cont´
a a ınua pulsante. Um rectificador pode ser de meia onda,
onda completa ou em ponte. O dispositivo utilizado nos rectificadores ´ o d´
e ıodo, devido ` sua caracter´
a ıstica de
conduzir a corrente el´ctrica num unico sentido.
e ´
4 Rectificador de meia onda
O nome meia onda deriva do facto de apenas um dos semiciclos da tens˜o de entrada ser aproveitado. Pode ser
a
o semiciclo positivo ou o negativo, dependendo da posi¸˜o do d´
ca ıodo. Veja abaixo um circuito rectificador de
meia onda.
Figura 4.1: rectificador de meia-onda
5

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B´sico de Adolfo Portela, Agueda
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N´s sabemos que a fonte de tens˜o alternada n˜o tem polaridade definida, ou seja, um terminal ora ´ positivo
o a a e
ora ´ negativo. Vamos convencionar que durante o semiciclo positivo, o terminal superior da fonte seja o positivo
e
e o terminal inferior seja negativo, como mostra a figura abaixo.
Figura 4.2: Rectifica¸˜o de meia-onda (semi-ciclo positivo)
ca
Observe que, com esta polaridade da fonte de tens˜o, o d´
a ıodo fica polarizado directamente, pois o positivo
da fonte est´ ligado ao ˆnodo, comportando-se o mesmo como um interruptor fechado (conduz). Com o d´
a a ıodo
em condu¸˜o, os terminais da fonte ficam ligados directamente aos terminais da resistˆncia de carga (RL), isto
ca e
significa que a tens˜o nos terminais da resistˆncia ser´ a mesma da fonte, isto ´, o semiciclo positivo da tens˜o
a e a e a
da fonte aparecer´ nos terminais da resistˆncia de carga.
a e
Figura 4.3: Esquema equivalente da rectifica¸˜o de meia-onda (semi-ciclo positivo)
ca
Quando o semiciclo positivo termina, a tens˜o da fonte entra no semiciclo negativo, isso provoca uma invers˜o
a a
na polaridade da fonte, isto ´, o terminal superior da fonte passa a ser negativo e o inferior positivo.
e
Figura 4.4: Rectifica¸˜o de meia-onda (semi-ciclo negativo)
ca
6

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Esta invers˜o na polaridade da fonte faz com que o d´
a ıodo seja polarizado inversamente no semiciclo negativo,
comportando-se como um interruptor aberto (n˜o conduz). Como o d´
a ıodo est´ aberto, n˜o h´ corrente a circular
a a a
pela resistˆncia, isso faz com que a tens˜o aos seus terminais seja nula durante todo o semiciclo negativo. O
e a
que o d´
ıodo fez na verdade foi deixar passar para a resistˆncia de carga apenas o semiciclo positivo da tens˜o
e a
da fonte, bloqueando o semiciclo negativo.
Figura 4.5: Esquema equivalente da rectifica¸˜o de meia-onda (semi-ciclo negativo)
ca
Resumindo: Quando a tens˜o da fonte entra no semiciclo positivo, o d´
a ıodo conduz (interruptor fechada)
fazendo com que todo o semiciclo positivo da tens˜o de entrada apare¸a nos terminais da resistˆncia de carga.
a c e
Durante o semiciclo negativo, o d´
ıodo n˜o conduz (interruptor aberta) impedindo que o semiciclo negativo
a
chegue aos terminais da resistˆncia de carga. A tens˜o nos terminais da resistˆncia ´ designada por cont´
e a e e ınua
pulsante, cont´
ınua porque mant´m sempre a mesma polaridade e pulsante porque s´ aparece na resistˆncia de
e o e
carga os semiciclos positivos da tens˜o da fonte. Vemos abaixo os gr´ficos das tens˜es da fonte, resistˆncia e
a a o e
d´
ıodo respectivamente. Observe que o semiciclo positivo da tens˜o de entrada aparece na resistˆncia de carga
a e
e o semiciclo negativo da tens˜o aparece aos terminais do d´
a ıodo.
7

9. Figura 4.6: Rorma de onda do rectificador de meia-onda
5 Rectificador de Onda Completa com Deriva¸˜o Cen-
ca
tral
Como este tamb´m ´ um circuito que possui d´
e e ıodos, temos que analis´-lo nos dois semiciclos da tens˜o de
a a
entrada.
8

10. Escola Secund´ria com 3o Ciclo do Ensino
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a
Figura 5.1: Rectificador de Onda Completa com Deriva¸˜o Central
ca
5.1 Semiciclo positivo
Note que nesse semiciclo o d´
ıodo D1 conduz e o d´
ıodo D2 n˜o conduz.
a
Figura 5.2: Circuito equivalente (Semiciclo-positivo)
5.2 Semiciclo negativo
Figura 5.3: Circuito equivalente (Semiciclo-negativo)
Nesse semiciclo acontece o inverso em rela¸˜o ao semiciclo positivo, por´m a tens˜o na carga permanece com
ca e a
a mesma polaridade, o que implica no aproveitamento do semiciclo negativo da tens˜o de entrada como tens˜o
a a
positiva na carga, o que n˜o acontecia com o rectificador de meia onda.
a
9

11. As formas de onda ficar˜o assim:
a
Figura 5.4: Formas de onda
Note que em rela¸˜o ao rectificador de meia onda est´ a ser entregue ` carga o dobro de tens˜o, j´ que no
ca a a a a
semiciclo negativo tamb´m h´ presen¸a de tens˜o na carga, e mais, com a mesma polaridade que aquela que ´
e a c a e
entregue no semiciclo positivo, o que implicar´ em dobrar o valor m´dio de tens˜o na carga.
a e a
6 Retificador de Onda Completa em Ponte
Figura 6.1: Rectificador de onda completa em ponte
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12. Escola Secund´ria com 3o Ciclo do Ensino
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B´sico de Adolfo Portela, Agueda
a
Como este, tamb´m, ´ um circuito que possui d´
e e ıodos, temos que analis´-lo nos dois semi-ciclos da tens˜o de
a a
entrada.
6.1 Semiciclo positivo
Figura 6.2: Rectificador em ponte (semiciclo positivo)
Note que nesse semiciclo os d´
ıodos D1 e D2 conduzem e os d´
ıodos D3 e D4 n˜o conduzem.
a
6.2 Semiciclo negativo
Figura 6.3: Rectificador em ponte (semiciclo negativo)
Nesse semiciclo acontece o inverso em rela¸˜o ao semiciclo positivo, por´m a tens˜o na carga permanece com a
ca e a
mesma polaridade, o que implica no aproveitamento do semiciclo negativo da tens˜o de entrada como tens˜o
a a
positiva na carga, repetindo o que acontecia com o rectificador de onda completa com deriva¸˜o central. As
ca
formas de onda ficar˜o assim:
a
11

13. Figura 6.4: Formas de onda
Note que todas as formas de onda s˜o exactamente iguais `s do rectificador de onda completa com deriva¸˜o
a a ca
central.
A sa´ resultante de um rectificador ´ uma tens˜o dc pulsat´ria, que ainda n˜o seria adequada para alimentar
ıda e a o a
uma carga. Esta tens˜o poderia ser utilizada, por exemplo, num carregador de baterias, onde a tens˜o dc m´dia
a a e
´ suficientemente grande para proporcionar uma corrente de carga para a bateria. Entretanto, como tens˜o dc
e a
para ser utilizada em r´dios, aparelhos de som, e computadores, n˜o seria de maneira alguma a indicada. E
a a ´
necess´rio um filtro para que a tens˜o dc de sa´ da fonte seja mais est´vel.
a a ıda a
7 Filtragem
7.1 Filtro com condensador
O circuito de filtro mais popular ´ o que utiliza um simples condensador (geralmente electrol´
e ıtico de grande
capacidade) em paralelo com a carga, como o representado na seguinte figura. Um condensador ´ ligado ` sa´
e a ıda
12

14. do rectificador, e uma tens˜o dc ´ obtida nos terminais do condensador.
a e
Figura 7.1: Filtro com um unico condensador
´
7.2 Filtro com condensador
A figura seguinte mostra a forma de onda existente nos terminais de um rectificador com condensador. O tempo
T1 ´ o tempo durante o qual os d´
e ıodos rectificadores de onda completa conduzem, carregando o condensador
at´ a tens˜o de pico do rectificador, Vm. O tempo T2 ´ o intervalo de tempo durante o qual a tens˜o de
e a e a
pico do rectificador desce abaixo da tens˜o de pico, e o condensador descarrega atrav´s da carga. O ciclo de
a e
carga/descarga ocorre para cada meio ciclo, isto para um rectificador de onda completa. A tens˜o filtrada,
a
como mostra a figura, representa uma forma de onda na sa´ com um n´ dc, Vdc e uma tens˜o de “ripple”
ıda ıvel a
Vr, resultado da carga e descarga do condensador.
Figura 7.2: Forma da tens˜o e sa´ de um rectificador de onda completa com condensador
a ıda
A sa´ filtrada apresenta um n´
ıda ıvel dc e alguma varia¸˜o ac “ripple”. Quanto menor for a varia¸˜o ac
ca ca
13

15. Escola Secund´ria com 3o Ciclo do Ensino
a
´
B´sico de Adolfo Portela, Agueda
a
comparada ao n´ dc, melhor ´ a opera¸˜o de filtragem.
ıvel e ca
8 Estabilizador/Regulador de tens˜o
a
O circuito regulador pode aproveitar esta entrada dc para produzir uma tens˜o dc que n˜o s´ possui menos
a a o
“ripple” ou varia¸˜o ac, como ainda mant´m constante o n´ de sa´
ca e ıvel ıda, mesmo para varia¸˜es na entrada ou
co
na carga a que est´ ligada. Esta regula¸˜o ´ geralmente obtida, utilizando-se um circuito integrado (Circuito
a ca e
Integrado Linear - dentro do CI existem trans´
ıstores, d´
ıodos zener e resistˆncias).
e
8.1 Tens˜o positiva 78XX e Tens˜o negativa 79XX
a a
H´ integrados para regularem tens˜es positivas ou negativas. Pelas suas especiais caracter´
a o ısticas, os integrados
reguladores de tens˜o prestam-se ` utiliza¸˜o nas fontes de alimenta¸˜o. Ao terminal E (Entrada) aplicamos
a a ca ca
a tens˜o a ser estabilizada e regulada pelo integrado. No terminal S (Sa´
a ıda) recolhemos a tens˜o j´ fixada
a a
automaticamente no valor correspondente o c´digo do integrado (Ex: 7805 diz-nos que a tens˜o de sa´ regulada
o a ıda
´ de 5 Volt). A tens˜o de entrada (E) - n˜o regulada - deve ser, pelo menos, 3 Volt maior do que a tens˜o de
e a a a
sa´ (S) regulada, para um perfeito funcionamento. De referir que o terceiro terminal terra/massa/neutro ´
ıda e
designado pela letra T.
Exemplos:
78XX 79XX
Regulador de tens˜o positivo
a Regulador de tens˜o negativo
a
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16. Escola Secund´ria com 3o Ciclo do Ensino
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B´sico de Adolfo Portela, Agueda
a
Reguladores de tens˜o - 78XX - 79XX
a
C´digo Positivo/
o Tens˜o
a m´xima
a Tens˜o de sa´
a ıda Corrente m´xima
a
Negativo de entrada (regulada) de sa´
ıda
7805/7905 35 Volt 5 Volt 1A
7806/7906 35 Volt 6 Volt 1A
7810/7910 35 Volt 10 Volt 1A
7812/7912 35 Volt 12 Volt 1A
7815/7915 35 Volt 15 Volt 1A
7818/7918 35 Volt 18 Volt 1A
7824/7924 40 Volt 24 Volt 1A
Exemplo: 7812
Tens˜o de sa´ regulada 12 Volt sob a corrente m´xima de 1 Amp´re.
a ıda a e
Tens˜o m´xima de entrada 35 Volt.
a a
Tens˜o m´
a ınima de entrada 12 + 3 = 15 Volt
• Quanto mais alta for a tens˜o de entrada (E) maior ser´ a dissipa¸˜o no integrado, fun¸˜o tamb´m da
a a ca ca e
corrente pedida pela carga ou circuito ligado ` sua sa´ (S). Nesse caso pode ser necess´rio acopular um
a ıda a
dissipador ao circuito integrado.
• Os circuitos integrados da linha 78XX e 79XX apresentam excelentes protec¸˜es autom´ticas, internamente
co a
estabelecidas, contra aquecimentos excessivos e contra curto-circuitos na sua sa´
ıda.
15

17. 9 Exercicios
1. Desenhe o rectificador de meia onda e explique o seu funcionamento
2. Desenhe o esquema do rectificador de onda completa com deriva¸˜o central e explique o seu funcionamento
ca
16

18. Escola Secund´ria com 3o Ciclo do Ensino
a
´
B´sico de Adolfo Portela, Agueda
a
3. Neste ultimo diga qual o valor da tens˜o na carga?
´ a
4. No circuito rectificado de onda completa com 4 d´
ıodos, calcule os picos de tens˜es de sa´
o ıda. considere os
seguintes valores: Tens˜o de entrada=220V; Tens˜o ` sa´ do transformador=17V
a a a ıda
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