Circuito para Cálculos, Simulação, Montagem e Medições 

O assunto principal da parte 3 de eletrônica básica é a prototipagem. Porém, a partir desse ponto do estudo, vou aplicar as três abordagens de análise de circuitos eletrônicos: modelos matemáticos, simulação e a prototipagem (montagem e medições de circuito com componentes eletrônicos reais). 


* Análise matemática do circuito retificador monofásico de onda completa (ponte de 4 diodos):


Vpico = 1,4142 * Veficaz = 1,4142 * 12,0 = 16,97V => 17,0V

Resistência equivalente de carga aproximada:

*** Considerando um LED azul (5mm) e corrente estimada da ordem de 10mA, observando nos gráficos de LEDs (décimo oitavo e vigésimo gráficos da Parte 5)  encontra-se o valor aproximado de 300 ohms.

Assim calculado-se a resistência equivalente da carga no circuito retificador (Req):

Req = (R1 + R2) // (R3 + RLED) // R4 = (1200 + 33) // (1000 + 300) // 330000 = 

= 1233 // 1300 // 330000 = 631,6 ohms => 632 ohms

Tau = R*C = 632 * 0,000220 = 0,139 s

T = 1/f = 1/60 = 0,01667 s

Vripple = (0,44 * T * Vpico) / Tau = (0,44 * 0,01667 * 17,0) / 0,139 = 0,1247 / 0,139 = 0,897V => 0,90V de ondulação (calculada).

Vmédio = Vpico - 2*Vgama - 0,5 * Vripple = 17,0 - 2 * 0,7 - 0,5 * 0,90 = 17,0 - 1,4 - 0,45 = 15,15V => 15,2V (tensão média calculada sobre o capacitor e as cargas).

--> Percentual de ripple em relação ao valor médio de tensão na carga (calculado):

Ripple% = 100 * Vripple / Vmédio = 100 * 0,90 / 15,15 = 5,94% => 6% de ondulação calculada.

---> Correntes e potências nos resistores e LED (Cálculos, modelos matemáticos): 

Ir1 = Ir2 = Vmédio / (R1 + R2) = 15,15 / (1200 + 33) = 12,29 mA
Pr1 = r1 * Ir1^2 = 1200 * (0,01229)^2 = 181 mW (Não usar resistor de 1/8W para R1; usar 1/4W ou potência nominal superior.)

Vr2 = r2 * Ir2 = 33 * 0,01229 = 406 mV

Pr2 = r2 * Ir2^2 = 33 *(0,01229)^2 = 4,98 mW

Iled = Ir3 = Vmédio / (r3 + RLED) = 15,15 / (1000 + 300) = 11,65 mA
Pled = RLED * Iled^2 = 300 * (0,01165)^2 = 40,7 mW
Pr3 = r3 * Ir3^2 = 1000 * (0,01165)^2 = 135,7 mW  (Não é adequado usar resistor de 1/8W para R3; usar de 1/4W ou potência nominal superior.)

Ir4 = Vmédio / r4 = 15,15 / 330000 = 45,9 uA
Pr4 = Vmédio^2 / r4 = (15,15)^2 / 330000 = 695 uW




* Resultados da simulação computacional:

Vmédio = 15,07V (muito boa concordância com o valor calculado 15,15V)
Vmáx = 15,45V
Vmín = 14,69V
Vripple = Vmáx - Vmín = 15,45 - 14,69 = 0,76V

--> Percentual de ripple em relação ao valor médio de tensão na carga (simulador):

Ripple% = 100 * Vripple / Vmédio = 100 * 0,76 / 15,07 = 4,84% => 5% de ondulação no simulador.

---> Correntes e potências nos resistores e LED (simulador em regime permanente; osciloscópio; valores médios):

Ir1 = 12,2mA
Pr1 = 179mW (Não usar resistor de 1/8W para R1; usar 1/4W ou potência nominal superior.)

Vr2 = 402mV
Ir2 = 12,2mA
Pr2 = 4,93mW

Iled = Ir3 = 11,5mA
Pled = 41,3mW
Pr3 = 132mW  (Não é adequado usar resistor de 1/8W para R3; usar de 1/4W ou potência nominal superior.)

Ir4 = 45,5uA
Pr4 = 690uW