RECTIFICACION DE MEDIA ONDA

A lo largo de un ciclo completo, definido por el periodo T de la figura, el valor promedio (la suma algebraica de las areas arriba y debajo del eje) es cero. El circuito de la figura, llamado rectificador de media onda, generara una forma de onda v0 que tendrá un valor promedio de uso particular en el proceso de conversión ca a cd. Cuando se emplea en el proceso de rectificación, un diodo en general se conoce como rectificador. En general, sus capacidades de potencia y corriente son mucho más altas que las de los diodos empleados en otras aplicaciones, como computadoras y sistemas de comunicación.

Durante el intervalo t=0→T2

la polaridad del voltaje aplicado v i es tal que ejerce “presión” en la

dirección indicada y enciente el diodo con la polaridad que aparece arriba de el. Sustituyendo la equivalencia de cortocircuito en lugar del diodo ideal se tendrá el circuito equivalente, donde la señal de salida es una réplica exacta de la señal aplicada.

Para el periodo T /2→T , la polaridad de la entrada v i es como se muestra en la figura y la polaridad resultante a través del diodo ideal produce un estado de “apagado” con un equivalente de circuito abierto. El resultado es que no hay una ruta para que fluya la carga y v i=0.

Ahora la señal de salida vo ahora tiene un área neta positiva sobre el eje durante un periodo completo y un valor promedio determinado por

V cd=0.318V m

El proceso de eliminar la señal de entrada de media onda para establecer un nivel de cd se llama rectificación de media onda.

El efecto de utilizar un diodo de silicio con V k=0.7V se tiene que ahora para la región de polarización directa la señal aplicada debe ser por lo menos de 0.7V antes de que el diodo pueda “encenderse”. Con niveles de v i menores que 0.7V el diodo aun permanece en el estado de

circuito abierto y v0=0V .

Ahora cuando el diodo conduce hay una diferencia fija entre vo y v i de 0.7V y vo=v i−V k. El efecto neto es una reducción del área sobre el eje, la cual reduce el nivel de voltaje cd resultando. En situaciones donde V m≫V k, se puede aplicar la siguiente ecuación para determinar el valor promedio con un nivel de precisión relativamente alto.

V cd≅ 0.318 (V m−V k )

Otro factor importante en el diseño de circuitos rectificadores es la capacidad de voltaje inverso pico (PIV) del diodo. Hay que tener en cuenta que no se debe exceder el valor nominal de voltaje en la región de polarización inversa o el diodo entrara a la región de avalancha Zener. El valor nominal de PIV requerido para el rectificador de media onda se determina acplicando la ley de voltajes de Kirchhoff, de donde se ve que es obvio que el valor nominal de PIV del diodo debe ser igual a o exceder el valor pico del voltaje aplicado.

PI V nominal≥V m

Parámetro importantes que debemos tener en cuenta en la rectificación de media onda

Rectificación de Onda Completa

RECTIFICADOR DE PUENTE

El nivel de cd obtenido a partir de una entrada senoidal se puede mejorar 100% mediante un proceso llamado rectificación de onda completa. La red más conocida para realizar tal función se logra con la aplicación de cuatro diodos en una configuración tipo puente.

Durante el periodo t=0→T /2 las polaridades resultantes a través de los diodos nos muestran que D2 y D3 estan conduciendo, mientras que D1 y D4 estan “apagados”. En el caso de diodos

ideales, el voltaje de carga es vo=v i.

En la región negativa de la entrada para t=T2→T los diodos que conducen son D1 y D4. El

resultado importante es que la polaridad a través del resistor de carga R es la misma que para la región positiva de la entrada, por lo que se establece un segundo pulso positivo.

Como el área sobre el eje durante un ciclo completo ahora es el doble de la obtenida por un sistema de media onda, el nivel de cd también se duplica

V cd=0.636V m

Si se utilizan diodos de silicio en lugar de ideales, por la aplicaciones de la ley de voltajes de Kirchhoff alrededor de la trayectoria de conducción da

v i−2V k−v o=0

vo=v i−2V k

Por consiguiente, el valor pico del voltaje de salida vo es

V omax=V m−2V k

En situaciones donde V m≫2V k , se puede aplicar la siguiente ecuación para el valor promedio con un nivel de precisión relativamente alto:

V cd≅ 0.636 (V m−2V k )

Y el PIV requerido de cada diodo (ideal) se determina con la ayuda de la siguiente figura

Por lo que para el lazo indicado el voltaje máximo a través de R es V m y el valor nominal del PIV esta definido por

PIV ≥V m

TRANSFORMADOR CON DERIVACION CENTRAL

Otro tipo de rectificador de onda completa muy conocido con solo dos diodos, pero que requiere un transformador con derivación central para establecer la señal de entrada a través de cada sección del secundario del transformador.

Durante la parte positiva de v i aplicada al primario del transformador, la red aparecerá como se muestra.

El diodo D1 asume el equivalente de cortocircuito y el diodo D2 el equivalente de circuito abierto.

Durante la parte negativa de la entrada la red aparece como muestra y los roles de los diodos se invierten pero mantienen la misma polaridad del voltaje a través del resistor de carga R.

El efecto neto es la misma salida que para el caso del rectificador tipo puente con los mismos niveles de cd.

El PIV neto para cada diodo en este caso es:

PIV=V secundario+V R

PIV=V m+V m

PIV ≥2V m

Parámetros de importantes para la rectificación de oda completa

Proceso de filtrado

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con la frecuencia de la señal.

Podemos distinguir varios tipo de filtros:

Filtros de paso bajo Filtros de paso alto Filtros de paso banda

En nuestro caso usaremos filtros de paso bajo

Filtros de paso bajo

Son filtros que únicamente dejan pasar aquellas frecuencias que están por debajo de una determinada frecuencia.

Para realizar este tipo de filtrado podemos utilizar bobinas, condensadores, o ambos al mismo tiempo. Los filtros paso bajo se suelen utilizar como complemento para un equipo de audio, para acentuar mas los sonidos de frecuencias bajas y también en aparatos como radios, televisores, etc.

Fuente de alimentación con filtro de paso bajo

A la salida del rectificador de una fuente de alimentación colocamos un filtro formado por un condensador en paralelo. El esquema del circuito es el siguiente

La misión del condensador que se coloca en paralelo con la señal es la de aplanar la onda de salida el rectificador, es decir, obtener una señal continua lo mas parecida posible a la que proporcionan las pilas o baterías.

En este caso hemos agregado un condensador en paralelo a la resistencia de carga en un rectificador de media onda. Consideraremos 2 casos: uno con un condensador de C=27uf y otro de C=100uf . Si observamos ahora la salida con osciloscopio para el caso de C=27uf esta seria de la forma

Si cambiamos el condensador por el de 100uf , la salida que obtenemos es la siguiente

Los condensadores que se utilizan como filtros en la fuente de alimentación tienen que ser de elevada capacidad, con el fin de eliminar la ondulación de la señal continua; por eso generalmente con electrolíticos.

Como pudimos ver en el primer caso, se produce una tensión de rizado, debida a las cargas y descargas del condensador.7nos interesa que la tensión de rizado sea lo mas pequeña posible. El rizado es un efecto no deseado cuando se está intentando conseguir una tensión continua en una fuente de alimentación. Cuando más pequeño sea este rizado, mas se asemeja la tensión que proporción la fuente a la que nos daría una pila o una batería, en las que no existe este efecto.