DISSERTATIVA (dif 3). Um transformador fornece tensão secundária de 12,0 V (eficaz) a uma ponte retificadora…

Questão

DISSERTATIVA (dif 3). Um transformador fornece tensão secundária de 12,0 V (eficaz) a uma ponte retificadora de diodos (queda total ˜ 1,4 V). Após a ponte há um capacitor de filtragem C = 2200 µF que alimenta uma carga com corrente constante Iload = 50 mA. A rede é 60 Hz (ripple de plena onda f_ripple = 120 Hz). Calcule a amplitude do ripple ?Vpp, estime a tensão média DC no capacitor e avalie se a saída permanece acima de 9,0 V para todo o ciclo. Use Vp = v2·Vrms, ?V ˜ Iload/(f_ripple·C) e Vavg ˜ (Vp - 1,4) - ?V/2. Em seguida, explique qualitativamente como aumentar ou diminuir o ripple e indique implicações práticas para alimentar um circuito eletrônico sensível.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculos: Vp = v2·12,0 ˜ 16,97 V. Queda na ponte ˜ 1,4 V ? Vpk_loaded ˜ 16,97 - 1,4 = 15,57 V. ?Vpp ˜ Iload/(f_ripple·C) = 0,050/(120·2,2×10?³) ˜ 0,189 V. Vavg ˜ 15,57 - ?V/2 ˜ 15,57 - 0,0945 ˜ 15,48 V. Como o valor mínimo é Vmin ˜ Vavg - ?V/2 ˜ 15,48 - 0,0945 ˜ 15,39 V, a tensão permanece bem acima de 9,0 V durante todo o ciclo. Para reduzir o ripple pode-se aumentar C, reduzir Iload ou aumentar a frequência de retificação; para aumentá-lo, diminuir C ou aumentar Iload. Implicações práticas: ripple pequeno (~0,19 V) é aceitável para reguladores lineares e circuitos digitais; ainda assim, para fontes sensíveis recomenda-se regulador com margem ou filtro adicional (RC/LC) para atenuar ruído e evitar interferência em sinais. Projetos devem considerar aquecimento do diodo/transformador, tolerâncias dos componentes e variações da tensão de entrada.

Explicação

Os cálculos realizados demonstram a relação entre a tensão de pico, a queda de tensão na ponte retificadora, o ripple e a tensão média DC no capacitor, confirmando que a tensão permanece acima de 9,0 V durante todo o ciclo. As sugestões para aumentar ou diminuir o ripple são baseadas em princípios elétricos que afetam a capacitância e a carga, refletindo a importância do projeto do circuito. A consideração de implicações práticas enfatiza a necessidade de garantir a estabilidade e a eficiência do circuito, especialmente em aplicações sensíveis.

Raio-X da questão

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