APLICACIONES DEL DIODO

RECTIFICADORES

OBJETIVOS

• Explicar y analizar la operación de

rectificadores de media onda

• La figura 1(a) muestra un diagrama de

bloques básico de la fuente de

alimentación completa.

• Un transformador:

cambia voltajes de ca con base en la

relación de vueltas entre el primario y el

secundario.

• El rectificador:

convierte el voltaje de entrada de ca en un

voltaje de cd pulsante, llamado voltaje

rectificado de media onda

• El filtro:

Elimina los rizos de voltaje en el rectificador y produce un voltaje de cd relativamente uniforme.

• El regulador:

Es un circuito que mantiene un voltaje de cd constante frente a las variaciones del voltaje de línea de entrada o de la carga. Los reguladores varían desde un dispositivo de un solo semiconductor hasta circuitos integrados más complejos

RECTIFICADORES

• El rectificador convierte un voltaje de c.a

en un voltaje unidireccional (D.C

pulsante)

• Tipos:

1) Rectificador de media onda

2) Onda Completa con derivación central

3) Onda Completa tipo puente

RECTIFICADORES DE MEDIA

ONDA

• Por el momento utilizaremos el modelo ideal

(note la ausencia de la etiqueta Si, Ge o GaAs)

para que el método no se empañe por la

complejidad matemática adicional

• El valor promedio (la suma algebraica de

las áreas arriba y debajo del eje) es cero.

El circuito de la figura anterior, llamado

rectificador de media onda, generará una

forma de onda vo 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 en la figura 4

la polaridad del voltaje aplicado vi es tal

que ejerce “presión” en la dirección

indicada y enciende el diodo con la

polaridad que aparece arriba de él

Figura 4

• Sustituyendo la equivalencia de

cortocircuito en lugar del diodo ideal se

tendrá el circuito equivalente de la figura

5, donde es muy obvio que la señal de

salida es una réplica exacta de la señal

aplicada.

Figura 5

• Para el periodo la polaridad de la entrada

vi es como se muestra en la figura 6 y la

polaridad resultante a través del diodo

ideal produce un estado de “apagado” con

un equivalente de circuito abierto.

Figura 6

Ondas de entrada y salida

Ele

ctr

ón

ica

In

du

str

ial –

Le

cc

ión

2

Circuitos con diodos

El Diodo

El Diodo como rectificador

Los diodos (y el resto de dispositivos electrónicos) son dispositivos

no lineales ¡No se aplica el principio de superposición!

+

VE

R

iS VE

Vs

VS

VS VE

I

V

Vmax

Vmax/R Vmax Vmax

• La señal de salida vo ahora tiene un área

neta positiva sobre el eje durante un

periodo completo y un valor promedio

determinado por

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 VK =

0.7 V se demuestra en la figura 9 para la región

de polarización en directa. La señal aplicada

ahora debe ser por lo menos de 0.7 V antes de

que el diodo pueda “encenderse”.

• Con niveles de vi menores que 0.7 V, el diodo

aún permanece en el estado de circuito abierto

y vo = 0 V, como se muestra en la misma figura

9

Figura 9

Valor promedio del voltaje de

salida de media onda

• El valor promedio del voltaje de salida

rectificado de media onda es el valor que

se mediría con un voltímetro de cd.

Matemáticamente, se determina

calculando el área bajo la curva

correspondiente a un ciclo completo,

como ilustra la figura 10

Figura 10

Ejemplo 1

EJEMPLOS 1

• Obtenga el valor promedio de las

siguientes figuras:

Voltaje de pico inverso (PIV)

• El voltaje de pico inverso (PIV) es igual al valor pico del voltaje de entrada y el diodo debe ser capaz de soportar esta cantidad de voltaje en inversa repetitivo

• Para el diodo de la figura 11, el valor máximo del voltaje en inversa, designado como PIV, ocurre al valor pico de cada alternación negativa del voltaje de entrada, cuando el diodo está polarizado en inversa.

• La capacidad de un diodo deberá ser por lo menos 20% más alta que el PIV

Figura 11

Ejemplo 2

Acoplamiento por transformador

• A menudo se utiliza un transformador para

acoplar el voltaje de entrada de ca proveniente

de la fuente al rectificador, como lo muestra la

figura 12.

• El acoplamiento por transformador ofrece dos

ventajas: primera, permite que la fuente de

voltaje se reduzca como sea necesario;

segunda, la fuente de ca se aísla eléctricamente

del rectificador, con lo que se evita el peligro de

choques eléctricos en el circuito del secundario.

Figura 12

Transformador Elevador

Transformador Reductor

VALORES EFICACES (rms)

• Es la relacionar entre cantidades de cd y

ca con respecto a la potencia suministrada

a una carga, lo que nos ayudará a

determinar la amplitud de una corriente

senoidal de ca requerida para suministrar

la misma potencia que una corriente de cd

particular

• durante las partes positiva o negativa de

una corriente senoidal de ca, se

suministra potencia en cada instante al

resistor.

Figura 15

Explicación a la figura 15

• Un resistor sumergido en un baño de agua

está conectado por medio de interruptores

a una fuente de cd y ca.

• Si el interruptor 1 se cierra, se establece

una corriente de cd I, determinada por la

resistencia R y el voltaje de la fuente E a

través del resistor R. La temperatura

alcanzada por el agua depende de la

potencia de cd disipada en forma de calor

por el resistor.

• Si se cierra el interruptor 2 y se deja

abierto el 1, la corriente de ca que pasa

por el resistor tiene un valor pico de Im.

Ahora la temperatura alcanzada por el

agua depende de la potencia de ca

disipada en forma de calor por el resistor.

Se hace que la entrada de ca varíe hasta

que la temperatura sea la misma que la

alcanzada con la entrada de cd.

• Cuando esto se logra, la potencia eléctrica

promedio suministrada al resistor R por la

fuente de ca es la misma que la

suministrada por la fuente de cd

• Igualando la potencia promedio

suministrada por el generador de ca con la

suministrada por la fuente de cd,

El valor de cd equivalente se llama valor

rms o eficaz de la cantidad

senoidal. • El valor eficaz de cualquier cantidad

trazado como una función de tiempo se

determina con la siguiente ecuación

derivada con el experimento que se acaba

de describir:

• Este procedimiento es el origen de la otra

designación del valor eficaz, valor de la

raíz cuadrada de la media de los

cuadrados ( rms ).

• FIN DE PRESENTACION