Rectifier Average Voltage
Calculate the average (DC) voltage of a full-wave rectifier, V_dc = 2 × V_p ÷ π, from the peak voltage V_p of the sinusoidal input. The result, in volts, is the mean value of the pulsating voltage at the rectifier output before filtering — about 63.7% of the peak. A full-wave rectifier (bridge or center-tap) flips the negative half-cycles, doubling the ripple frequency and raising the average voltage compared with a half-wave rectifier (V_p/π). It is the basis of designing DC power supplies from the AC mains. Capacitor filtering then raises the voltage further (close to the peak). Enter the peak voltage.
Result
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Tensão média de retificador de onda completa
A primeira etapa de quase toda fonte de alimentação que parte da rede elétrica (corrente alternada) é a retificação: converter a CA, que oscila entre positivo e negativo, em uma tensão que tem sempre o mesmo sinal (pulsante, mas só positiva). Um retificador de onda completa (seja em ponte de quatro diodos, seja com transformador de tap central) faz isso invertendo os semiciclos negativos para cima, de modo que a saída é uma sequência de 'lombadas' positivas. A tensão média (o valor CC que um voltímetro CC leria) dessa forma de onda é V_cc = 2 × V_p ÷ π ≈ 0,637 × V_p, onde V_p é a tensão de pico da senoide de entrada. Ou seja, a média é cerca de 64% do pico. Compare com o retificador de meia onda (um único diodo, que descarta os semiciclos negativos): sua média é apenas V_p/π ≈ 0,318·V_p — metade da onda completa. Por isso o retificador de onda completa é quase sempre preferido: aproveita os dois semiciclos, dá o dobro da tensão média e, importante, dobra a frequência da ondulação (de 60 para 120 Hz na rede brasileira), o que torna a filtragem seguinte mais fácil e eficaz. Depois da retificação vem o capacitor de filtro, que carrega até perto do pico e sustenta a tensão entre as lombadas — então a tensão CC final da fonte (com filtro) fica próxima de V_p, não da média (que vale para o caso sem filtro). Esta tensão média é o ponto de partida do projeto de fontes lineares e da primeira etapa de fontes chaveadas. Informe a tensão de pico.
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Output Voltage Ripple
Calculate the output voltage ripple of a switching converter, ΔV = I ÷ (f × C), from the output current I, the switching frequency f and the output capacitance C. The result, in volts, is the residual oscillation superimposed on the DC output voltage, caused by the filter capacitor charging and discharging each switching cycle. Higher frequency and capacitance reduce the ripple. Keeping the ripple within limits (typically <1% of the output) is essential to supply sensitive circuits. Enter the current, the switching frequency and the capacitance.
Buck-Boost Converter
Calculate the output voltage of a buck-boost DC-DC converter in continuous conduction, V_out = V_in × D ÷ (1 − D), from the input voltage V_in and the duty cycle D (0 to 1). The result, in volts, can be lower (D < 0.5) or higher (D > 0.5) than the input — the buck-boost converter steps voltage down or up depending on the duty cycle, with inverted output polarity in the classic topology. It is used when the input voltage can vary above and below the desired output (discharging batteries, universal supplies). Enter the input voltage and the duty cycle.
PWM Output Voltage
Calculate the average output voltage of a PWM signal, V_out = (duty ÷ 100) × V_sup, from the duty cycle (in %) and the supply voltage V_sup. The result, in volts, is the effective average voltage delivered to a load (motor, LED, heater) by rapidly switching the supply on and off. Varying the duty cycle from 0 to 100% varies the average voltage from 0 to V_sup, allowing power control without dissipating energy in resistors — the basis of motor speed and LED brightness control in microcontrollers. Enter the duty cycle and the supply voltage.
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