Neste tópico vamos ver alguns conceitos básicos sobre os retificadores. Apesar deste capítulo tratar de válvulas, a maior parte do que descrevo aqui serve também para os retificadores de estado sólido.
Retificar, no bom português, significa "tornar reto" no sentido de "corrigir". Em eletrônica ficamos com o sentido de tornar reto. Um circuito retificador é qualquer dispositivo eletrônico que transforme uma corrente alternada em contínua.
Na tomada de força de casa temos uma tensão de corrente alternada. Isso significa que a voltagem não é constante entre os dois polos da tomada, mas oscila entre valores positivos e negativos várias vezes por segundo. Assumido que em um dado momento a tensão tenha um valor positivo máximo, ela irá cair gradativamente a zero e então se tornará negativa neste mesmo valor. Após atingir o valor negativo máximo, começa a retornar a zero e tornar-se positiva novamente No caso do Brasil, a frequência com esse processo se repete é de 60Hz, ou seja, há 60 vezes por segundo. Outros países adotam frequências diferentes, como 50Hz nos EUA.
O retificador de meia-onda é o tipo mais simples possível. Usa apenas um diodo, tem algumas vantagens e uma porção de desvantagens. O circuito básico é ilustrado abaixo e sua simplissidade fica evidente.
A vantagem que se pode citar deste circuito é o uso de poucos componentes. Apenas um diodo e nada mais. Funciona, mas, como veremos mais a diante, a qualidade do serviço fica muito comprometida.
A principal desvantagem é justamente o uso de apenas um semiciclo da tensão fornecida. Retificadores de meia-onda criam ruído na rede de força e prejudicam a eficiência do serviço de distribuição como um todo. Por sorte nuca houve retificadores de meia onda em aparelhos de grande potência. Eram normalmente usados em rádios de baixo custo. As válvulas retificadoras de meia onda mais comuns eram as HY90, 35W4, 35Z5, UY41, entre outras, destinadas aos aparelhos conhecidos como "rabo-quente". Esses aparelhos, normalmente rádios e a grande maioria dos televizores, se caracterizam pela ausência de um transformador de força. O diodo retifica a tensão direta da rede, tornando o aparelho potencialemente perigoso.
Agora vamos avaliar alguma coisa melhor. A ponte retificadora é uma forma de se conseguir aproveitar os dois semiciclos da tensão usando um transformador simples. São necessários quatro diodos para executar a proesa. O circuito abaixo mostra a disposição dos componentes
Este ciscuito tem uma vantágem óbvia em relação ao retificador de meia-onda por aproveitar os dois semiciclos da rede. Isso torna a filtragem muito mais simples e eficiente. Também há um certo grau de isolamento dos estágios anteriores pela ponte, permitindo seu uso em conexões diretas na rede com relativa segurança. A esmagadora maioria dos equipamentos eletrônicos hoje no mercado usam fontes chaveadas. O primeiro estágio de uma fonte chaveada é uma ponte retificadora conectada diretamente à rede! Existem outros estágios após este para garantir maior isolamento, mas não há nenhum fio da rede caindo direto no chassis como no caso dos retificadores de meia-onda.
A desvantagem da ponte aparece na queda de tensão no retificador. Cada vez que a corrente atravessa um diodo, ocorre uma queda de tensão. Nos retificadores de silício esta queda é de aproximadamente 0,7V. Para o caso da ponte, cada semiciclo irá atravessar dois diodos, dando uma queda de 1,4V. Na maior parte das aplicações essa queda não é um problema, sendo preocupante apenas quando se trata de tensões abaixo de 10V. No entanto, quando passamos para retificadores a válvula a coisa muda de figura drasticamente. Válvulas retificadoras apresentam quedas de tensão altas, da ordem de 20V até 60V. Isso inviabilisa o uso da ponte retificadora com válvulas por ficar muito ineficiente.
Esta é a menina dos olhos da retificação. Um transformador é usado para inverter um dos semiciclos para que possa ser retificado em serviço de meia onda. Assim, com dois retificadores de meia-onda operando defasados, obtem-se uma retificação de onda completa!
Neste circuito o problema da queda de tensão no diodo fica minimizado. Existe também uma economia de componentes, já que apenas dois diodos fazem todo o serviço. Este é de longe o circuito mais comum em aparelhos valvulados e também é muito popular nos transistorizados. As válvulas mais comuns usadas neste tipo de circuito são as 5Y3, 5U4, GZ34, EZ80, EZ81, EZ90, 5AR4 entre outras.
Uma desvantagem deste circuito em relação aos anteriores é a exigência de um transformador com tomada central. Estes transformadores costumam ser um pouco mais caros que os de enrolamento simples.