1 INTRODUÇÃO
O diodo Zener é o elemento elemento principal dos reguladores reguladores de tensão, circuitos circuitos que mantêm a tensão na carga quase constante, independentemente da alta variação de tensão de linha e na resistência da carga, ele é um diodo de silício otimizado para operar na região de ruptura, por isso algumas vezes ele é conhecido como diodo de ruptura. (Malvino, !!"#.
$igura % &iodo Zener ideal
$igura ' % &iodo Zener real
omo mostra a $igura ', além de apresentar uma queda de tensão o diodo Zener possui uma resistência )z que é conhecida como resistência din*mica ou incremental, seu valor é especi+icado no catlogo. - quanto menor +or o valor de )z, mais constante ser o valor da tensão zener com as variaçes de sua corrente e, portanto, seu +uncionamento apro/ima do ideal. (0edra, '111#.
$igura 2 % )egulador de 3ensão 4m diodo Zener 5s vezes tam6ém é chamado de diodo regulador de tensão, por que ele mantém uma tensão de saída constante, em6ora a corrente nele varie. 4m resistor ) em série é sempre usado para limitar a corrente de Zener num valor a6ai/o de sua corrente m/ima nominal. aso contrrio, o diodo Zener queimaria como qualquer outro dispositivo su6metido a uma dissipação de potência muito alta. (Malvino, !!"#.
7ara realizar o segundo e/perimento +oi utilizado o &atasheet 8ocator, que é uma +erramenta gratuita de engenharia que lhe permite localizar +olhas de especi+icaçes de centenas de +a6ricantes de componentes eletr9nicos de todo o mundo. 7ara veri+icar a veracidade entre o e/perimento prtico e a teoria +oi utilizado o software PSIM, que é um programa de simulação com interface amigável, simulação rápida, e apresentação de formas de onda semelhante à tela de um osciloscpio! " simulador pode perfeitamente ser utili#ado em praticamente todos os tipos de circuitos, se$am eles digitais ou analgicos!
2 OBJETIVOS
:a primeira prtica deve%se montar o circuito proposto e com o oscilosc;pio o6ter a +orma de onda, a tensão e+icaz e média da saída do secundrio do trans+ormador e na saída do reti+icador. :a segunda prtica, através dos par*metros encontrados no datasheet, determina%se valor m/imo e mínimo para resistência que tem por o6
3 MATERIAIS E MÉTODOS
2. M=3-)>=>0 •
' diodos >:%?11@
•
capacitor 0iemens de ?@1$A'"B
•
7roto6oard >cel M0C ?11
•
Multímetro Minipa -3%'"1@=
•
Oscilosc;pio 3eDtroni/ 3&0 '11'C
•
trans+ormador "BA"B de saída
•
)eostato )nom E '11F e >m/ E 1,G?=
•
resistência de H11F
•
resistência de ?@2,!F. -rroI 1,G2J
•
diodo Zener !B 1,"K.
2.' ML3O&O0 2.'. -/perimento 7rimeiramente, utilizando um multímetro mede%se o valor da resistência e do capacitor. $oram o6tidos os seguintes dadosI )EH@1 F e E?GG,2$. 4tilizando o proto6oard, monta%se o circuito a6ai/o, energizando com um trans+ormador %"BAN"B de saída e conectado a rede elétrica com uma tensão e+icaz de '@B.
$igura ? % ircuito reti+icador com +iltro capacitivo e regulador zener. &epois de realizada a etapa acima, a ponteira ligada ao canal do oscilosc;pio +oi colocada em paralelo sucessivamente com a saída do secundrio do trans+ormador, com a saída do reti+icador e em cima do diodo zener ! O mesmo circuito proposto acima +oi simulado no programa 70>M, veri+icando de maneira te;rica as +ormas de onda e valores de tensão nos componentes do circuito. = +orma de onda representada nas +iguras a6ai/o é na saída do secundrio do trans+ormador. O6serva%se que esta +orma de onda apresenta características semelhantes com a da rede elétrica de '@ B, por e/emploI +orma de onda senoidal e a +requência, tendo como di+erença entre as duas somente a amplitude, e consequentemente, valores de tensão e corrente, isso se deve ao papel desempenhado pelo trans+ormador, que tem por o6
$igura " % $orma de onda da tensão de saída do secundrio do trans+ormador no oscilosc;pio.
$igura H 0imulação no 70>M da +orma de onda da tensão de saída do secundrio do trans+ormador.
%á as &guras a seguir representam o comportamento do circuito reti&cador com transformador de derivação central e com carga capacitiva, que tem por o'$etivo tornar a tensão mais linear, transformando a tensão o'servada na &gura anterior, em uma tensão continua, isso se dá da seguinte forma( no semiciclo positivo o diodo )* condu#, pois está polari#ado diretamente, $á no semiciclo negativo o diodo )+ condu#, assim a tensão na sada do reti&cador apresenta somente uma polaridade, por sua ve# o capacitor carrega enquanto a tensão na sada do reti&cador aumenta e descarrega quando esta diminui, tornando a tensão mais linear!
$igura @ $orma de onda da tensão na saída do reti+icador no oscilosc;pio.
$igura G 0imulação no 70>M da +orma de onda da tensão da saída do reti+icador.
- por ultimo as +iguras a seguir representam tensão em cima do diodo zener, que apresenta uma tensão muito pr;/ima da especi+icada pelo +a6ricante, independente da tensão da saída do reti+icador, isso se deve as características deste diodo, o6servando%se assim o comportamento de um regulador de tensão.
$igura ! % $orma de onda da tensão no diodo zener no oscilosc;pio.
$igura 1 0imulação no 70>M da +orma de onda da tensão no diodo zener.
=través dos valores o6tidos pelo oscilosc;pio e pelo 70>M, veri+ica%se a coesão entre a prtica e a teoria, pois os valores encontrados +oram pr;/imos. O6serva%se tam6ém o comportamento do diodo zener, que +unciona como um regulador de tensão.
2.'.' -/perimento ' Nesse experimento é necessário determinar a resistência que limita a corrente a um valor admissível para o diodo zener. Para encontrar um valor de resistência máxima e mínima são utilizadas as seguintes fórmulas: !mín " #$%% & $!' ( #)!máx * )+,' !máx " #$%% & $!' ( #) !mín * )+,' !mín -! #adotado' -zmáx onde:
I tensão no Zener (par*metro do diodo, vem do +a6ricante#
•
V z
•
V cc
•
R s
I resistor limitador de corrente
•
Rl
I carga
•
I rml
•
I Zmim
I corrente Mínima de Zener (valor o6tido pelo datasheet#
•
I Zmax
I corrente M/ima de Zener (valor o6tido pelo datasheet#.
I tensão média na carga (valor da +onte de tensão#
I corrente na carga
4tilizando os valores do diodo zener encontrados no datasheet, >zma/E11m= e >zminE1,"m= os clculos acima +oram realizados e +oram o6tidos os seguintes resultadosI )sma/EG"@,@"?F e )sminE'?,2!F. =dotou%se então )sE?!,"F. 4tilizando um multímetro digital, mede%se a os valores da resistência e do capacitor e a
=p;s realizar o procedimento acima, utilizando um trans+ormador %"BAN"B de saída conectado a uma rede elétrica de '@B de tensão e+icaz, energizou%se o circuito a6ai/o, que por sua vez +oi montado em um proto6oard.
-igura ** . /ircuito reti&cador com <ro capacitivo com regulador #ener mais carga ! 0ntão, com au1ilio da ponteira conectada ao canal * do osciloscpio e em paralelo com a sada do secundário do transformador, medindo.se assim, a forma de onda e os valores de tensão nessa parte do circuito! )epois a ponteira é colocada em paralelo com a sada do reti&cador, e o osciloscpio fornece a forma de onda e os valores de tensão! 0 por ultimo liga.se a ponteira em paralelo com 2*, e foram o'tidos os dados dese$ados! 3ovamente utili#ando o PSIM, o circuito acima foi simulado , veri+icando de
maneira te;rica as +ormas de onda e valores de tensão nos componentes do circuito. omo comentado no -/perimento , as +iguras a6ai/o representam o comportamento na saída do secundrio do trans+ormador e do reti+icador !
$igura ' % $orma de onda da tensão de saída do secundrio do trans+ormador no oscilosc;pio!
$igura 2 % 0imulação no 70>M da +orma de onda da tensão de saída do secundrio do trans+ormador
$igura ? $orma de onda da tensão na saída do reti+icador no oscilosc;pio!
$igura " % 0imulação no 70>M da +orma de onda da tensão da saída do reti+icador. 4través da &gura a'ai1o, o'serva.se a tensão em cima do 2*, que é a mesma em cima do diodo #ener, veri&cando.se assim a utilidade de um regulador de tensão, ou se$a, pode.se determinar a tensão em cima de uma carga, através da utili#ação de um diodo #ener!
$igura H % $orma de onda da tensão no ) no oscilosc;pio.
$igura @ 0imulação no 70>M da +orma de onda da tensão no ).
=través dos valores o6tidos pelo oscilosc;pio e pelo 70>M, veri+ica%se a coesão entre a prtica e a teoria, pois os valores encontrados +oram pr;/imos. O6serva%se tam6ém o comportamento do diodo zener, que +unciona como um regulador de tensão. - veri+ica%se a import*ncia do dimensionamento de )s para o +uncionamento do circuito.
4 RESULTADOS
3a6ela Balores o6tidos no e/perimento Balores o6tidos Balores pelo oscilosc;pio o6tidos pelo PBQ 70>M PBQ
-rro PJQ
3ensão e+icaz no secundrio do trans+ormador
2?,@
22,'@
?,'!
3ensão e+icaz na saída do reti+icador
'2,
'',"!
','H
3ensão e+icaz no diodo zener
G,H
G,!2
2,@1
5a'ela + 6 2esultados o'tidos no e1perimento +
Balores o6tidos Balores pelo oscilosc;pio o6tidos pelo PBQ 70>M PBQ
-rro PJQ
3ensão e+icaz no secundrio do trans+ormador
78,+
78,*9
:,:;
3ensão e+icaz na saída do reti+icador
++,8
++,:8
*,;7
9,;
9,9<
7,+;
:,:=>+
:,:=<
8,9*
++,8
+*,>*
8,*7
9,;
9,=9
+,:>
3ensão e+icaz no ) 3ensão media no secundrio do trans+ormador 3ensão média na saída do reti+icador 3ensão média no )
5 CONCLUSÃO
=través do e/perimento pode%se veri+icar a veracidade entre o prtico e o te;rico, pois o erro m/imo encontrado +oi de ?,GJ, um erro admissível para esta prtica. O6serva%se o comportamento dos componentes de um circuito reti+icador com +iltro capacitivo e diodo zener, que tem por o6
assim uma +ai/a de variação de )s.
6 REFERÊNCIAS
M=8B>:O, =l6ert 7aul. ELETRÔNICA. ?. -d. 0ão 7auloI MaDron CooDs, !!". 0-&)=, =del 0.R 0M>3S, Tenneth . Mic!"#"$%&ic'. ?. -d.0ão 7auloI 7earson MaDron CooDs, '111.
