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electrónica básica unexpo
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APLICACIONES CON DIODOS
RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA
Debido a su capacidad de conducir corriente en una dirección e impedir el paso
de corriente en la dirección opuesta, los diodos se utilizan en circuitos
denominados rectificadores que convierten voltaje de ca en voltaje de cd. Los
rectificadores se encuentran en todas las fuentes de alimentación cd que
operan a partir de una fuente ca.
Figura 1: Rectificador de media onda.
La figura 1 muestra el proceso denominado rectificador de media onda. Una
fuente de ca está conectada a un resistor de carga a través de un diodo.
Cuando la onda senosoidal de entrada se hace positiva, el diodo se polariza en
directa y conduce corriente al resistor de carga. La corriente produce un voltaje
en la carga que tiene la misma forma que el medio ciclo positivo del voltaje de
entrada.
Cuando el voltaje de entrada se hace negativo durante la segunda mitad de su
ciclo, el diodo se polariza en inversa. No hay corriente, así que el voltaje en el
resistor es 0V.
El resultado neto es que sólo los medios ciclos positivos del voltaje de entrada
de ca aparecen en la carga, haciendo que la salida sea un voltaje de cd con
variaciones.
Valor promedio de la salida de media onda
El valor promedio (cd) de la salida rectificada de media onda se determina
calculándole área bajo la curva durante un ciclo completo.
Vcd = (Vpi - VB)/π
El valor promedio es el valor que se leería en un voltímetro.
Voltaje inverso máximo
El máximo de voltaje inverso, llamado algunas veces voltaje de pico inverso
(VPI), tiene lugar en el pico del semiciclo negativo del ciclo de entrada, cuando
el diodo está polarizado en inversa.
VPI = Vpi
RECTIFICADORES DE ONDA COMPLETA
El tipo de rectificador mas usado en fuentes de alimentación cd es el de onda
completa.
El rectificador de onda completa permite corriente unidireccional hacia la carga
durante todo el ciclo de entrada.
En virtud de que el número de ciclos positivos que constituyen el voltaje
rectificado de onda completa es el doble que el del voltaje de media onda,
entonces el valor promedio de un voltaje rectificado de onda completa es el
doble del de media onda.
Vcd = 2(Vpi - VB)/π
Rectificador de onda completa acoplado a transformador con derivación
central
El rectificador de onda completa acoplado a transformador con derivación
central usa dos diodos conectados al secundario del transformador con
derivación central. La señal de entrada acopla a través del transformador al
secundario con derivación central. La mitad del voltaje del secundario total
aparece entre el punto de derivación central y cada uno de los extremos del
devanado secundario.
Figura 2: Rectificador de onda completa acoplado a transformador con derivación
central.
Para un semiciclo positivo de voltaje de entrada, se polariza en directa el diodo
superior D1 y polariza en inversa al diodo inferior D2. La trayectoria de la
corriente es a través del diodo D1 y del resistor de carga.
Para un semiciclo negativo de voltaje de entrada, se polariza en directa el diodo
superior D2 y polariza en inversa al diodo inferior D1. La trayectoria de la
corriente es a través del diodo D2 y del resistor de carga.
Debido a que la corriente de salida durante ambos medio ciclos, positivo y
negativo, de la entrada fluye en la misma dirección a través de la carga, el
voltaje desarrollado a través del resistor de carga es uno de cd rectificado de
onda completa.
Voltaje de salida en onda completa con derivación central
V0 = V2/2 - VB
Voltaje pico inverso (VPI)
Cada diodo en el rectificador de onda completa está alternamente polarizado
en directa y después en inversa. El voltaje inverso máximo que cada diodo
puede soportar es:
VPI = 2Vpo + VB
Rectificador de onda completa tipo puente
El rectificador tipo puente usa 4 diodos.
Figura 32: Rectificador de onda completa tipo puente.
Cuando el ciclo de entrada es positivo, los diodos D1 y D3 se polarizan en
directa y conducen corrientes. A través de RL se desarrolla un voltaje
semejante al del semiciclo positivo de la entrada. Durante este tiempo, los
diodos D2 y D4 se polarizan en inversa.
Cuando el ciclo de entrada es negativo, los diodos D2 y D4 se polarizan en
directa y conducen corrientes en la misma dirección de RL como durante el
semiciclo positivo, los diodos D1 y D3 se polarizan en inversa. Como resultado,
en RL aparece un voltaje de salida rectificado de onda completa.
Voltaje de salida del puente
V0 = V2 - 2VB
Voltaje pico inverso (VPI)
El voltaje pico inverso a través de cada diodo polarizado en inversa es:
VPI = Vpo + VB
La tasa de VPI para los diodos en el puente es menor que la requerida para la
configuración con derivación central.
LIMITADORES
Circuitos que tienen la habilidad de recortar una porción de la señal de
entrada sin distorsionar la parte restante de la forma de onda alternante.
Cuando la señal de entrada se hace positiva, el diodo se polariza en directa.
Como el cátodo se encuentra a potencial de tierra (0V), el ánodo no puede
exceder el voltaje de barrera. Cuando la entrada regresa abajo del voltaje de
barrera del diodo, este se polariza en inversa y aparece como circuito abierto.
El voltaje es parecido a la parte negativa de la entrada, pero con una magnitud
determinada por el divisor de voltaje de RS y RL
V0 = (RL/RS + RL) Vi
Ajuste del nivel de limitación
El nivel al cual se limita un voltaje de señal puede ajustarse agregando un
voltaje de polarización en serie con el diodo.
El voltaje V0 = VR + VB
Si el voltaje de polarización sube o baja, consecuentemente el nivel de
limitación cambia.
SUJETADORES
El objetivo del sujetador es sumar un nivel de cd a una señal de ca.
Cuando la entrada se hace inicialmente negativa, el diodo se polariza en
directa, permitiendo que el capacitor se cargue hasta cerca del pico de la
entrada (Vpi – VB). Justamente arriba del pico negativo, el diodo se polariza en
inversa a causa de que el cátodo se mantiene cerca de Vpi – VB por la carga del
capacitor. El capacitor solo puede descargarse a través de la alta resistencia de
RL.