Rectificador de Onda Completa Tipo Puente

LABORATORIO DE

ELECTRNICA PRACTICA 5

INTRODUCCIN

La funcin bsica del circuito rectificador en una fuente alimentacin es convertir el voltaje de CA obtenido a la salida del transformador en un voltaje de CD, el cual tiene una polaridad nica. Este proceso, denominado rectificacin, es posible gracias a la utilizacin de unos componentes electrnicos llamados diodos.

Figura 1. Aspecto fsico y simbologa de un diodo rectificador

Diseados especficamente para permitir la circulacin de la corriente en un solo sentido y bloquearla en el sentido opuesto. Esta caracterstica los hace adecuados para convertir corriente alterna bidireccional en corriente directa o continua unidireccional.

Figura 2. Comportamiento de la polarizacin de un diodo de manera fsica y

elctrica. Un diodo permite el paso de corriente cuando el nodo (A) es positivo con respecto al ctodo (K), y lo bloquea en el caso contrario. En la figura 2 En el primer caso se dice que esta polarizado directamente y en el segundo que lo esta inversamente. Un diodo polarizado directamente se comporta como un interruptor cerrado y no polarizado inversamente como un interruptor abierto. Los diodos rectificadores se especifican por su mxima capacidad de corriente en condiciones de polarizacin directa y de voltaje en condiciones de polarizacin inversa. El diodo 1N4001, por ejemplo, es de 50V/1A. Esto significa que puede soportar hasta 50V con polarizacin inversa o hasta 1 A con polarizacin directa. Cuando el voltaje o la corriente, bajo estas condiciones, exceden los valores especificados, el diodo se destruye. Como regla, practica, estos valores pueden escogerse de modo que sean, por lo menos, el doble de los valores mximos utilizados en el circuito. Puentes rectificadores integrados La rectificacin de onda completa, mediante un puente de diodos, es una de las tcnicas de conversin de CA a CC mas utilizadas en el diseo de fuentes de alimentacin, debido principalmente a que no requiere un transformador con derivacin central y proporciona un voltaje de salida con un valor mximo igual al valor pico de entrada. Aunque los puentes rectificadores pueden ser construidos con diodos discretos (individuales), una prctica muy comn es el empleo de puentes rectificadores integrados, los cuales incorporan los cuatro diodos de un circuito puente, con sus respectivas conexiones, en una misma capsula.

Figura 3. Puentes rectificadores integrados

Filtros para rectificadores El voltaje de CD proporcionado por un rectificador, aunque mantiene una polaridad nica, no es adecuado para alimentar circuitos electrnicos. Esto se debe que su valor no se mantiene constante, sino que vara peridicamente entre cero ye l valor mximo de la onda seno de entrada. Para suavizar este voltaje y convertirlo en un voltaje de CD uniforme, similar al de una batera, debe utilizarse un filtro. Este ltimo es generalmente un condensador electroltico de muy alta capacidad. Rectificador de onda completa con filtro Es un rectificador de media onda, el condensador de filtro se recarga solamente una vez durante cada ciclo de voltaje de entrada. Por tanto, debe suministrar corriente a la carga durante la mayor parte del tiempo. Esto obliga a utilizar condensadores de gran capacidad para minimizar el rizado y sostener la corriente de carga. Un mejor resultado se obtiene utilizando un rectificador de onda completa, figura 4. En este caso el condensador se recarga dos veces por semiciclo, lo cual implica que su tiempo de descarga se reduce a la mitad. Como resultado, disminuye el rizado y el voltaje de salida se mantiene casi constante, muy prximo al valor pico. Observe que los diodos D3 y D2 conducen durante los semiciclos positivos del voltaje de entrada (V2), mientras que los diodos D1 y D4 lo hacen durante los semiciclos negativos.

Figura 4. Forma de onda del voltaje de salida de un rectificador de onda

completa con filtro de condensador.

Figura 5. Rectificador de onda completa con filtro condensador

En cada caso, a travs de los diodos circula la mitad de la corriente der carga, ay que la otra mitad es suministrada por el condensador de filtro. La amplitud del

rizado se calcula de la misma forma que para el rectificador de media onda, excepto que ahora la frecuencia de ondulacin (f) es el doble de la frecuencia de entrada. Objetivos de aprendizaje.

Comparar cuantitativamente el funcionamiento de un rectificador de onda completa

con y sin filtro de salida.

Observar en un osciloscopio las formas de onda de voltaje de salida de un rectificador

de onda completa con y sin filtro.

Medir la amplitud del voltaje de rizado de un rectificador de onda completa para

distintos valores del condensador filtro.

Materiales provistos por el laboratorio

INVESTIGACIN PREVIA

Que es un transformador y como funciona

Que es un diodo, tipos de diodo y como funcionan

Que es un puente de diodos

La funcin bsica de un circuito rectificador

Que es un rectificador onda completa

Como funciona un rectificador onda completa

EQUIPO:

UNIVERSIDAD: ALUMNO:

1 Multmetro

1 Osciloscopio de dos canales

Juego de Puntas Necesarias a criterio del alumno (Caimn - Caimn, BNC-BNC,BNC Caimn, Caimn Banana, Banana - Banana)

1 Computadora con Multisim

MATERIALES:

UNIVERSIDAD ALUMNO:

:

1 Cable de potencia trifsico o monofsico

1 Transformador de Potencia (M501 o similar) Primario: 115V 220V

Secundario: 9V -0V -9V

Corriente: 200mA

1 Puente rectificador de 1A/400W (W04M o equivalente) (BR1)

(Traer Hoja de especificacin es obligatorio del Puente

rectificador)

1 Protoboard

1 Resistencia de 470 ,1/ 2 ( 2)W RL

1 Resistencia de 100 ,1/ 2 ( 3)W RL

1 Condensador electroltico de 3300 / 35 ,( 1)F V CF

1 Condensador electroltico de 1000 / 35 ,( 2)F V CF

1 Condensador electroltico de 220 / 35 ,( 3)F V CF

PROCEDIMIENTO

1. Identifique las terminales de los devanados primario y secundario. En nuestro caso, el primario tiene dos terminales, identificados con los rtulos 0V y 115V ( 0V y 220V). El secundario, por su parte, tiene tres terminales, identificados con los rtulos 9V, 0V y 9V. Se trata, por tanto, de un transformador, reductor. En este experimento no utilizaremos la derivacin central (0V).

2. Los devanados del transformador pueden ser tambin probados e identificados midiendo su resistencia interna. Para ello, configure su multmetro como hmetro y mida, en su orden, las resistencias del primario (RI) y dl secundario (R2), como se indica en la siguiente figura 6. Notar que la resistencia del primario es mayor que la del secundario, por qu?

1. Midiendo la resistencia de los devanados

3. Una vez identificado el primario, sold entre sus terminales los extremos del cable de potencia, Figura 7. Sold tambin tres

alambres telefnicos de 15cm, u otra longitud adecuada, a las terminales del secundario. Estos ltimos permitirn conectar el transformador al Protoboard.

2. Conectando el cable de potencia

4. Conecte el cable de potencia a un tomacorriente monofsico o trifsico segn sea el caso de 120V/60Hz 220V/50Hz. Con su multmetro configurando como voltmetro de CA mida, en su orden, el valor real de los voltajes del primario (VI) y del secundario (V2) en circuito abierto, figura 8.

3. Midiendo voltajes primario y secundario en circuito abierto

5. Tome el puente rectificador e identifique sus terminales, figura 9.Observe que las terminales de entrada de CA estn ambas marcadas con el smbolo , mientras que las terminales de salida de CD estn marcadas con los smbolos + (positivo) y - (negativo).

4. Identificando las terminales del puente rectificador

6. Pruebe el puente rectificador. Para ello, configure su multmetro como hmetro o como probador de diodos y efectu todas o algunas de las mediciones de resistencia indicadas en la figura 10. Observe que debe obtenerse una lectura de alta resistencia entre las terminales de CA, sin importar la polaridad de las puntas de prueba, as como entre las terminales de CD o entre cualquier terminal de CD y cualquiera de CA con la punta de prueba positiva en +, o la negativa en -. Baje cualquier otra condicin, debe obtenerse una lectura de baja resistencia. Podra usted explicar porque se obtienen esas lecturas?

5. Probando el puente rectificador

7. Arme sobre el Protoboard el circuito mostrado en la figura 11. Antes de instalar la resistencia de carga (RL2), mida su valor real con el multmetro. Si este ultimo dispone de un capacitometro, mida tambin el valor real del condensador de filtro (CF2).

6. Montaje del rectificador de onda completa sobre el Protoboard.

8. Mida el valor rms del voltaje de CA entregado por el secundario

del transformador (Vi), que es el mismo voltaje de entrada del puente rectificador, figura 12. Calcule el valor pico del mismo (Vip).

7. Medicin del voltaje de CA del puente con carga

9. Mida el valor medio del voltaje de CC sobre la carga (Vo), que es el mismo voltaje de salida del rectificador o entre las terminales del condensador, figura 13.

8. Midiendo el voltaje de CD de salida

10. Retire instal ahora el condensador de filtro en su posicin

original y retire la resistencia de carga, figura 14. Mida nuevamente el valor de voltaje de CA de entrada (Vi) y del voltaje de CD de salida (Vo).

9. Medicin de voltaje de salida del rectificador con filtro y sin carga 11. Repita los pasos 8,9 y 10 con las dems combinaciones de

resistencias de carga (RL) y de condensadores filtro (CF), relacionados en la lista de materiales. Llene entonces una tabla como la mostrada en la figura 15, donde aparecen registrados los valores del voltaje de salida (Vo) medidos bajo diferentes condiciones. Derive sus propias conclusiones.

10. Tabla de resultados

12. El comportamiento del circuito anterior puede ser tambin

analizado con la ayuda de un osciloscopio. Este ltimo nos permitir, a dems, observar y medir el voltaje de rizado, hgalo.

13. Arme el circuito en multisim y compruebe los resultados anteriormente mediante esta herramienta.

NOTAS PARA LOS ALUMNOS: (OPTATIVO)

El reporte final de la prctica deber ser entregado a mquina o en procesador de textos (PC) sin excepcin.

Las prcticas impresas solo sirven de gua y referencia.

No se aceptan copias fotostticas del reporte final.

La entrega del reporte final de la prctica es por alumno.

CONCLUSIONES DE APRENDIZAJE:

RECURSOS BIBLIOGRAFICOS:

Fascinating I.C Projects, P.K. Aggarwal,Editorial BPB, 1990. Power Supplies for All Occasions, M.C. Sharma, Editorial BPB, 1990. Fundamentos de microelectrnica, nanoelectrnica y fotnica Albella Martn,

Jos Mara Pearson 2005 Electrnica: teora de circuitos Boylestad, Robert L. Pearson 1997

Fundamentals of semiconductor devices Anderson, Betty Lise McGraw Hill 2005