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Tensão Média de Retificador

Calcula a tensão média (CC) de um retificador de onda completa, V_cc = 2 × V_p ÷ π, a partir da tensão de pico V_p da entrada senoidal. O resultado, em volts, é o valor médio da tensão pulsante na saída do retificador antes da filtragem — cerca de 63,7% do pico. Um retificador de onda completa (ponte ou center-tap) inverte os semiciclos negativos, dobrando a frequência da ondulação e elevando a tensão média em relação ao retificador de meia onda (V_p/π). É a base do projeto de fontes de alimentação CC a partir da rede CA. A filtragem com capacitor depois eleva ainda mais a tensão (próxima ao pico). Informe a tensão de pico.

Resultado

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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Ondulação de Tensão de Saída

Calcula a ondulação (ripple) de tensão na saída de um conversor chaveado, ΔV = I ÷ (f × C), a partir da corrente de saída I, da frequência de chaveamento f e da capacitância do capacitor de saída C. O resultado, em volts, é a oscilação residual sobreposta à tensão CC de saída, causada pela carga e descarga do capacitor de filtro a cada ciclo de chaveamento. Maior frequência e maior capacitância reduzem o ripple. Manter a ondulação dentro de limites (tipicamente <1% da saída) é essencial para alimentar circuitos sensíveis. Informe a corrente, a frequência de chaveamento e a capacitância.

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Conversor Buck-Boost

Calcula a tensão de saída de um conversor CC-CC buck-boost em condução contínua, V_out = V_in × D ÷ (1 − D), a partir da tensão de entrada V_in e do ciclo de trabalho D (0 a 1). O resultado, em volts, pode ser menor (D < 0,5) ou maior (D > 0,5) que a entrada — o conversor buck-boost abaixa ou eleva a tensão conforme o ciclo de trabalho, com saída de polaridade invertida na topologia clássica. É usado quando a tensão de entrada pode variar acima e abaixo da saída desejada (baterias que descarregam, fontes universais). Informe a tensão de entrada e o ciclo de trabalho.

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Tensão de Saída PWM

Calcula a tensão média de saída de um sinal PWM, V_out = (duty ÷ 100) × V_sup, a partir do ciclo de trabalho (duty cycle, em %) e da tensão de alimentação V_sup. O resultado, em volts, é a tensão média efetiva entregue a uma carga (motor, LED, aquecedor) ao se chavear rapidamente a alimentação ligando e desligando. Variar o ciclo de trabalho de 0 a 100% varia a tensão média de 0 a V_sup, permitindo controlar potência sem dissipar energia em resistências — a base do controle de velocidade de motores e brilho de LEDs em microcontroladores. Informe o ciclo de trabalho e a tensão de alimentação.

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