3º Rectificadores (Media Onda y Onda Completa).pptx

Rectificadores de media onda y onda completa

1. RECTIFICACIÓN La rectificación consiste en convertir la corriente alterna en continua. Cualquier dispositivo que permita circular la corriente en un solo sentido podemos decir que es un rectificador. 1. Rectificador de Media Onda: Un circuito rectificador de media onda sólo rectifica la mitad de la tensión alterna presente en su entrada; es decir, cuando el ánodo sea positivo respecto al cátodo. Puede considerarse como un circuito en el que la unidad rectificadora está en serie con la tensión de entrada y la carga.  Aplicaciones. Se emplean como alimentación de muchos sistemas de baja tensión y de aparatos universales, así como para proporcionar alta tensión a los osciloscopios.

2. El V prom o V cd de esta señal rectificada es:  = 2 f f = 1 / T Si Vm >> V T Þ V CD  0.318 V m

3. V RMS = 0.707 V P V PP = 2 V P Ejemplo 1: Dibuje la salida Vo y calcule el nivel de cd para la siguiente red.

4. a) con V i n =20 sen w t V y diodo ideal Con el diodo conectado de esta manera, éste conducirá únicamente en la parte negativa de V i n . V cd = - 0.318V m = -0.318(20) V cd = -6.36 V b) Repita el inciso anterior si el diodo se sustituye por uno de silicio. V cd = - 0.318 ( V m – V T ) V cd = - 0.318 (20V – 0.7V) V cd = - 6.14 V

5. El voltaje pico inverso del diodo es de fundamental importancia en el diseño de sistemas de rectificación. El VPI del diodo no debe excederse ( V m < VPI) ya que de lo contrario entrará en región de avalancha ó Zener . La mayor parte de los circuitos electrónicos necesitan un voltaje de c.d . para trabajar. Debido a que el voltaje de línea es alterno, lo primero que debe hacerse en cualquier equipo electrónico es convertir o "rectificar" el voltaje de alterna ( c.a. ) en uno de directa ( c.d .). La tarea de la "fuente" o fuente de alimentación de cualquier equipo o aparato electrónico es obtener el o los niveles adecuados de c.d . a partir del voltaje de línea (127 V RMS ).

6. El transformador es un dispositivo que se utiliza para elevar o reducir el voltaje de CA, según como sea necesario. V1 = Voltaje en el devanado primario V2 = Voltaje en el devanado secundario N1 = # de vueltas en devanado primario N2 = # de vueltas en el devanado secundario

7. Por ejemplo: Si la razón de vueltas es 6:1 y V in es el voltaje de la línea: 2. Rectificador de Onda Completa: Está formado por dos rectificadores de media onda que funcionan durante alternancias opuestas de la tensión de entrada Se conocen y se utilizan dos configuraciones para rectificadores de onda completa. La primera de ellas es el "Puente" rectificador de onda completa:

8. La A.C del secundario del transformador se aplica entre las uniones de un ánodo y un cátodo de dos diodos, obteniéndose la salida en el punto de unión de dos cátodos (polo positivo) y de dos ánodos (polo negativo).  Durante el semiciclo positivo de la señal de entrada conducen dos diodos, cerrándose el circuito de circulación de la corriente por la resistencia de carga; durante el semiciclo negativo conducirán los otros dos diodos, cerrándose el circuito también por la resistencia de carga. Así se obtiene en la salida únicamente semiciclos positivos En este rectificador las fórmulas y el tipo de aplicaciones son las mismas que en el anterior, aunque debemos tener en cuenta que la tensión de salida será 0, 7 voltios inferior pues al haber dos diodos conduciendo la caída de tensión será ahora de 0, 7 + 0, 7 .

9. Formas De Onda

10. Rectificador de onda completa utilizando Transformador con Derivación Central Para diodos reales: V cd = 0.636 (V m -V T ) Para cada diodo: VPI ³ 2 V m Parámetros de un rectificador Corriente media directa: Es la máxima intensidad media que puede circular en sentido directo.  Corriente de pico directa: Máxima intensidad de pico que puede circular en sentido directo en forma de impulsos periódicos. Máximo impulso de corriente: Es la máxima intensidad que puede circular en sentido directo en forma de impulsos no periódicos.

11. FILTRADO Para convertir una señal con valor promedio de cero en cualquiera que tenga un promedio diferente de cero se requiere un rectificador. Sin embargo, la señal DC pulsante no es pura y se debe suavizar para evitar la reducción en la calidad de operación del rectificador. Regulación de Voltaje de Filtro y Voltaje de Rizo: En la figura se muestra el V de un filtro típico que servirá para definir algunos factores de la señal. V (rizo)P-P V DC  t V Este V filtrado tiene un valor DC y cierta variación AC (rizo). Cuanto más pequeña sea esta variación AC con respecto al nivel DC, tanto mejor será la operación del circuito filtro. En un circuito filtro se obtiene V DC = 25 V y un V r = 1.5 V. Calcular el rizo de salida del filtro.

12. Factor de rizo de Señales Rectificadas : Un voltaje rectificado no es un voltaje filtrado, contiene una componente DC y una de rizo En un R.M.O. el V DC = 0.318 V P . El valor rms de la componente AC de la señal de salida puede calcularse y es: V r (rms) = 0.385 V.  Regulación de Voltaje: Cantidad de cambio en voltaje DC de salida dentro del intervalo de operación del circuito. Es decir cuanto cambia el voltaje con carga o con respecto a no tener carga. Cuanto más pequeña sea la disminución de voltaje, más pequeña será la R.V. En un R.O.C. el V DC = 0.636 V P . El valor rms de la componente AC de la señal de salida puede calcularse y es: V r (rms) = 0.308 V. 

13. Filtro a condensador en el rectificador de media onda : El condensador en los filtros paso bajo va en paralelo con el rectificador y la carga. Su capacidad debe ser grande para que la reactancia que presente sea menor que la resistencia de la carga. En el semiciclo positivo de la señal de salida del transformador el diodo conduce, cerrándose el circuito y haciendo que C se cargue a una tensión muy próxima a la tensión de pico de salida del secundario del transformador. El V r en términos de otros parámetros del circuito esta dado por:

14. Donde f es frecuencia e I DC la corriente extraída. Voltaje DC : Empleando las ecuaciones anteriores, se tiene que el V DC del filtro está dada por: El valor del V DC es menor que el voltaje rectificado pico. Además en cuanto mayor sea el valor de la corriente promedio extraída del filtro, tanto menor será el V DC y cuanto mayor sea el valor de C, más cercano será el V DC de salida al V P . Se considera que V DC  V P en el caso de cargas bajas y usando una frecuencia de 60 Hz, tenemos:

15. Otra forma de calcular el rizo en un filtro con capacitor para un R.O.C. a carga baja es: Puesto que V DC e I DC se relacionan con la carga del filtro R L  el rizo se puede expresar: Periodo De Conducción y I P del Diodo : Para C ↑ se producen r ↓ y V DC ↑. Pero C afecta la Ip del diodo de rectificación incrementándola. Después de que C se carga hasta el V P rectificado, transcurre un tiempo de no conducción del diodo en tanto se descarga el voltaje de salida a través de la carga

16. Filtro en PI con resistencia : La particularidad de este filtro es que lleva dos condensadores de filtro, unidos por una resistencia que también podría ser una bobina.   La carga y descarga del primer condensador produce un efecto como en el rectificador de media o doble onda con filtro a condensador.

17. La resistencia entre ambos condensadores hace que se aplane aun más la señal, llegándole al segundo condensador una corriente relativamente constante. Por último, la carga y descarga de este último condensador, debido a la componente alterna, aplana todavía más las fluctuaciones y a la carga llegará una corriente continua relativamente pura.   Estos filtros no son buenos porque, debido a la caída de tensión en la resistencia, disminuirá la tensión en la salida del circuito y es muy posible que ésta sea insuficiente. Se emplean únicamente cuando la corriente demandada sea pequeña (consecuentemente la caída de tensión será despreciable en la resistencia entre condensadores).

18. Doblador  de Tensión: Un circuito multiplicador de tensión está formado por diversos rectificadores de media onda y condensadores dispuestos especialmente para entregar una tensión múltiplo de la recibida en su entrada. En el caso de un doblador, la tensión en la salida será, en principio, el doble de la tensión máxima de la señal de entrada.  Cuando llega el semiciclo (-) , D1 conduce pues queda polarizado directamente y se carga C1 a la tensión máxima de entrada; durante este tiempo no conduce D2. En el semiciclo (+) no conducirá el D1 , pues queda polarizado inversamente y se comportará como un circuito abierto, siendo el D2 el que permitirá la conducción ya que está polarizado directamente y consecuentemente se cargará el C2 (que es donde se toma la tensión de salida).

19. Esta tensión de carga será la suma de la tensión en la entrada más la del primer condensador, siendo así la tensión total en la salida el doble de la señal máxima de entrada. Esta tensión de carga será la suma de la tensión en la entrada más la del primer condensador, siendo así la tensión total en la salida el doble de la señal máxima de entrada.  V out = 2 V in   Si seguimos disponiendo diodos y condensadores iremos haciendo que la tensión de salida sea el triple, cuádruplo, etc. de la señal alterna de entrada. 

20. Estabilización : Estabilizar una fuente de alimentación (como puede ser un rectificador de doble onda con filtro) consiste en conseguir que la tensión de salida sea lo más constante posible, no viéndose afectada por los cambios que puedan producirse en la señal de entrada (tensión de la red), en los componentes de la propia fuente o en la corriente de salida (dependiendo esta última variación por los diversos valores de la carga). Al mismo tiempo, la propia estabilización consigue reducir notablemente el factor de rizado y por tanto proporcionar una señal de valor más constante. Para realizar la estabilización suele recurrirse al uso de diodos zener, transistores o circuitos integrados construidos para tal fin.

21. Para que un diodo zener mantenga la tensión constante entre sus extremos es necesario que la diferencia de potencial aplicada al circuito sea superior a dicho valor. Una vez superado el valor zener, la tensión entre el ánodo y el cátodo será constante, y por este motivo puede emplearse para conseguir una determinada tensión fija en la salida de una fuente de alimentación.  Si por cualquier circunstancia la tensión de entrada aumenta o disminuye, dicha variación se reflejará en la resistencia limitadora (330 ohmios), permaneciendo constante la tensión en el zener y por tanto en la salida. Cálculo de la resistencia limitadora y de carga mínimas Para mantener el V z constante es necesario que por el zener circule al menos la corriente de zener mínima I zmín . Para no estropear el zener, la I máx que circule a su través no deberá sobrepasar la corriente máxima de zener I zmáx .

22. Teniendo en cuenta lo anterior, se pueden dar los siguientes casos. La resistencia de carga es  (circuito abierto o sin carga):  La resistencia de carga es muy pequeña (caso límite: cortocircuito):