rectificador de onda completa electronica i
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Rectificador de Onda
CompletaProblemas de Rectificación Clase 3
09-Febrero-2015
Rectificador de Onda Completa
De igual manera que en un media onda, en la rectificación de onda
completa se tiene dos formas de promedio para los valores de voltaje,
aquel que puede ser registrado con un voltímetro de cd, al que se le llama
voltaje de cd (promedio aritmético de los valores instantáneos), y el que
detecta un voltímetro de ca (raíz media cuadrática de los valores
instantáneos), llamado voltaje de rms o voltaje eficaz). En términos
matemáticos se calculan de la siguiente manera:
cd p
rms p
V 0.636V
V 0.308V
Rectificador de Onda Completa
Donde 𝑉𝑝 es la amplitud o voltaje pico de la señal rectificada. El factor de
rizo esta dado nuevamente por la ecuación:
rms pV 0.308V
Ejemplos
Ejemplo 1
Si al circuito de la figura se le aplica un voltaje de entrada,
𝑉𝑖 = 6𝑠𝑒𝑛377𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑡 . Obtén la forma de señal de salida, el nivel de voltaje
de cd y de ca, así como su factor de rizo.
Ejemplos
Ejemplos
Solución
𝑉𝑖 = 6𝑠𝑒𝑛 377 𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑠
𝜔 = 377 𝑟𝑎𝑑/𝑠
𝑉𝑇 = 0.7𝑉
𝑉𝑐𝑑 =?
𝑉𝑟𝑚𝑠 =?
Ejemplos
Planteamiento
Según los datos y el planteamiento del problema bastara con aplicar las
siguientes ecuaciones.
Desarrollo
La amplitud de la señal de entrada es 𝑉𝑚 = 6𝑉, entonces, para el semi-
ciclo positivo, el valor pico de la señal rectificada será:
p m TV V V 6V 0.7V 5.3V
Ejemplos
Para el semi-ciclo negativo, el valor de la señal rectificada será:
A partir de este valor pueden aplicarse las ecuaciones:
p m TV V V 6V 0.7V 5.3V
cd p cd
rms p rms
V 0.636V 0.636 5.3V 3.37V
V 0.308V 0.308 5.3V 1.632V
Ejemplos
El factor de rizo será:
La señal que se obtiene a la salida del rectificador de onda completa se
presenta en la figura siguiente:
rms
dc
V 1.632r % 100 100 48.4%
V 3.37
Ejemplos
Ejemplos
Ejemplos
Al comparar los resultados del ejemplo del rectificador de media onda se
puede observar que al aplicar la misma señal de entrada a dos circuitos
rectificadores distintos, la calidad del rectificador de onda completa con
dos diodos es superior a la del rectificador de media onda con un solo
diodo. Esto se debe a que el segundo circuito se elevo al nivel del voltaje
de cd, mientras que se disminuyo el nivel de ca (rms). Si estos resultados se
concentran en una tabla se puede tener un panorama general de esta
comparación y obtener algunas conclusiones al respecto.
Ejemplos
Resumen de resultados al comparar la operación de un rectificador de
media onda con uno de onda completa, con la misma señal de entrada
Tipo de
rectificador
Total de
diodos
𝑉𝑐𝑑 𝑉𝑟𝑚𝑠 𝑟(%)
Media Onda 1 1.685 V 2.04 V 121%
Onda
Completa
2 3.37 V 1.632 V 48.4%
Rectificador con puente de diodos
Una variante del rectificador de onda completa es el que utiliza en su
operación 4 diodos distribuidos en una configuración denominada puente
de diodos, como se ve en la figura.
Rectificador con puente de diodos
Si esta configuración se le aplica el voltaje senoidal 𝑉𝑖, para 0 < 𝑡 <1
2𝑇, los
valores del voltaje del semiciclo positivo provocaran que los diodos 𝐷1 𝑦 𝐷3
tienden a estar polarizados directamente (activados), mientras que 𝐷2 𝑦 𝐷4
lo estarán inversamente (desactivados); por tanto, habrá circulación de
cargas fluyendo desde el positivo de la fuente externa, pasando por 𝐷1,
luego por 𝑅𝐿 , enseguida por 𝐷3 hasta llegar al negativo de la misma
fuente.
Rectificador con puente de diodos
Observa que las ramas donde se ubican 𝐷2 𝑦 𝐷4 están “abiertas”. En resumen,
habrá una caída de voltaje 𝑉𝑜 en la carga con su positivo al lado derecho del
diagrama y su negativo a la izquierda, ya que la corriente fluye de derecha a
izquierda.
Para1
2𝑇 < 𝑡 < 𝑇, se ha dado la alternancia en la polaridad de 𝑉𝑖 y ahora
quedaran polarizadas directamente los diodos 𝐷2 𝑦 𝐷4, mientras que 𝐷1 𝑦 𝐷3
quedan desactivados. La corriente fluirá a través de 𝐷4, 𝑅𝐿 , 𝐷2 y retornando al
negativo de la fuente externa, que ahora estará en la parte superior del
diagrama.
Rectificador con puente de diodos
Observa que nuevamente la corriente fluye por 𝑅𝐿 en un sentido de
derecha a izquierda en el diagrama, lo que significa una caída de voltaje
de la misma polaridad que en el semiciclo positivo de la señal. Este circuito
también aprovecha los dos semiciclos de la señal de entrada, por lo que
se constituye en un rectificador de onda completa.
Rectificador con puente de diodos
Una importante observación en esta configuración es que en cada
semiciclo se tiene una disminución en la amplitud de la señal de salida
equivalente a 2𝑉𝑇, ya que cada vez la corriente pasa ahora a través de
dos diodos.
Puesto que la señal de salida del rectificador con puente de diodos es de
la misma forma que el de dos diodos, solo que con una amplitud “menor”,
los valores de voltaje de cd y rms, a si como el factor de rizo se obtienen
de la misma manera en ambos tipos de rectificadores de onda completa.
Ejemplos
Ejemplo 2
Obtén la señal de salida para el rectificador de onda completa de la
figura, si utilizas diodos de silicio y aplicas una señal de entrada de
𝑉𝑖 = 6𝑠𝑒𝑛 377𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑡 . Calcula el factor de rizo.
Ejemplos
Ejemplos
Planteamiento
Según los datos y el planteamiento del problema basará con aplicar las
ecuaciones:
Considerando que para cada semiciclo hay una caída de 2𝑉𝑇 volts.
rms
cd
cd p
rms p
Vr(%) 100
V
V 0.636V
V 0.308V
Ejemplos
Desarrollo
La amplitud de la señal de entrada es 𝑉𝑚 = 6𝑉, entonces, para el semiciclo
positivo, el valor pico de la señal rectificada será:
Para el semiciclo negativo, el valor pico de la señal rectificada será:
p m TV V 2V 6V 1.4V 4.6V
p m TV V 2V 6V 1.4V 4.6V
Ejemplos
A partir de este valor pueden aplicarse las ecuaciones:
cd p cdV 0.636V 0.636(4.6V) 2.925V
rms p rmsV 0.308V 0.308(4.6V) 1.416V
Ejemplos
El factor de rizo es:
rms
cd
V 1.4116Vr(%) 100 100 48.4%
V 2.925V
Ejemplos
Ejemplos
Ejemplos
Al comparar nuevamente os resultados se pueden observar que al aplicar
la misma señal de entrada a los tres circuitos rectificadores distintos, los
resultados cambian; aunque la calidad de los rectificadores de onda
completa e superior a la del rectificador de media onda con un solo
diodo.
Esto se debe a que en los rectificadores de onda completa es superior a la
del rectificador de media onda con un solo diodo.
Ejemplos
Esto se debe a que en los rectificadores de onda completa se elevo el
nivel de voltaje de cd, mientras que se disminuyo el nivel de ca (rms). Si
estos resultados se concentran en una tabla de datos, se puede tener un
panorama general de esta comparación y obtener algunas conclusiones
al respecto.
Ejemplos
Resumen de resultados al comparar la operación de un rectificador de media onda con
rectificadores de onda completa, de dos y cuatro diodos, en respuesta a la misma señal
de entrada.
Tipo de
rectificador
Total de diodos 𝑉𝑐𝑑 𝑉𝑟𝑚𝑠 𝑟(%)
Media Onda 1 1.685 V 2.04 V 121 %
Onda Completa
(2 diodos)
2 3.37 V 1.632 V 48.4%
Onda completa
(puente de
diodos)
4 2.925 V 1.416 V 48.4%
Ejemplos
En todo circuito rectificador sucede que los diodos están polarizados
directamente en un semiciclo e inversamente polarizados en el otro
semiciclo de la señal de entrada.
La capacidad de todo diodo para soportar un voltaje tanto en condición
como en la otra esta limitada por las características de sus estructura
cristalina y por la cantidad y tipo de impurezas con que haya sido
procesado.
Ejemplos
Es necesario conocer estas especificaciones (dadas por el fabricante)
antes de utilizar un diodo en un circuito real para evitar aplicarle algún
voltaje que sobrepase su capacidad y evitar deterioro.
El máximo voltaje de polarización inversa que puede soportar un diodo
semiconductor sin que se provoque una corriente avalancha, o la ruptura,
se denomina voltaje d épico inverso (VPI).
Ejemplos
La magnitud el voltaje de polarización inversa que se le aplica, se aprecia
en los semiciclos en que el diodo esta “abierto”. Simbólicamente puede
expresarse como −𝑉𝑝 ≤ 𝑉𝑃𝐼 .