EX 09.4 - Filtro Capacitivo - Cálculo de Capacitor para redução da tensão de riplle

No projeto de uma fonte com diodos retificadores, é muito comum determinar os valores dos capacitores de filtro pelo maior valor possível, tentando evitar um alto valor de tensão de ondulação da tensão de saída e o ruído provocado pelo excessivo percentual de ripple. Iremos agora determinar o valor do capacitor de filtro com mais precisão. 

O valor do ripple é considerado o percentual de ondulação, sobre a tensão nominal de saída da fonte. 

Exemplo: Se a voltagem de saída da fonte é 12 volts e a ondulação (ripple) presente sobre essa voltagem é de 0,6 volts, o percentual de ripple é:

• RIPLLE = 0,6/12 = 0,05 x 100 %  = 5 %.

Para se conseguir percentuais de ripple mais baixos, devemos utilizar, de preferência, retificação de onda completa. Isso acontece porque a retificação de onda completa aproxima mais as ondas entre si, diminuindo assim o tempo que o capacitor terá que se manter carregado. 

Logo a frequência dobra para 120 Hz, aproximando mais as ondas, resultando numa ondulação de ripple menor.

Para calcular o valor do capacitor usaremos uma fórmula simplificada: C = (T x I) / V , onde:

• Capacitância é o valor do capacitor de filtro em µF;
• Período é o período das ondas após os retificadores em milisegundos (mS);
• Corrente é a corrente máxima que a fonte irá fornecer em miliampéres (mA);
• Voltagem de ondulação é a tensão pico a pico da ondulação em volts.

Exemplo: Determinar um capacitor de filtro para ser usado em uma fonte retificadora de onda completa de 9 v e corrente de 50 mA com ripple de 2,2 %.

Para calcular o valor pico a pico da ondulação do ripple, multiplicamos 2,2 % por 9 volts, ou  0,022 x 9 = 0,198 volts.

Como o período é o inverso da frequência, para calcular o valor do período, dividimos 1 pela frequência que, no caso da retificação de onda completa, é 120 Hz. Ou seja 1/120 = 0,00833 segundos ou 8,33 mS. Aplicando-se os valores na fórmula teremos: 

• Capacitância = 8,33 X 50 / 0,198 = 416,5 / 0,198 = 2103 µF       

Neste caso arredondamos o valor para 2200 µF que é um valor comercial.

A voltagem do capacitor de filtro deve sempre estar acima do valor nominal de saída da fonte. Mas, um cuidado deve ser tomado: O capacitor se carrega com a voltagem de pico e não com a voltagem RMS, aquela que aparece no secundário dos transformadores. Assim, devemos sempre multiplicar o valor nominal do secundário do transformador pela raiz de 2 ( 1,4142).

Exemplo: Para uma tensão alternada de 12 volts a tensão de isolação do capacitor deve ser igual ou maior que: 12 x 1,4142 = 16,97 volts

© Direitos de autor. 2018: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/11/2018