Rectificador de Media OndaClase 2
13-Octubre-2014
Rectificador de Media Onda
El rectificador es uno de los circuitos básicos en los sistemas
electrónicos (junto con el amplificador y el oscilador). En términos
generales su función es convertir una señal alterna en corriente directa,
figura 1; la mayoría de las veces, la señal a rectificar es una senoidal.
Existen dos tipos de rectificadores con diodos, el de media onda y el
onda completa.
𝐹𝑖𝑔𝑢𝑟𝑎1𝑅𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛𝑑𝑒𝑢𝑛𝑅𝑒𝑐𝑡𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟
Rectificador de Media Onda
El rectificador de media onda es aquel que al hacer la conversión de CA
a CD, por cada ciclo que se tiene a la entrada entrega a la salida solo .
El circuito es muy sencillo y es como el que muestra la figura 2
Rectificador de Media Onda
Figura 2Circuito Rectificador deMediaOnda
Rectificador de Media Onda
La señal de entrada es un voltaje senoidal cuyos valores son positivos
para , y son de signo negativo para .
Esta señal se aplica a la terminal positiva (ánodo) del diodo D, por lo que el
semiciclo positivo polariza directamente al diodo, mientras que el
semiciclo negativo lo hace inversamente.
Esto quiere decir que para los valores positivos de el diodo estar en
estado de conducción, permitiendo que la corriente circule hasta llegar a la
resistencia (carga); provocando una caída de voltaje , cuyos valores varían
en el tiempo de la misma manera que varían los valores de .
Rectificador de Media Onda
Los valores negativos de hacen que el diodo quede desactivado,
permitiendo que la corriente circule hasta llegar a la resistencia (carga);
provocando una caída de voltaje , cuyos valores varían en el tiempo de
la misma manera que varían los valores de .
El resultado es una señal senoidal rectificada en media onda, de ahí el
nombre de este circuito.
Rectificador de Media Onda
Debido a la caída de voltaje que hay en la unión del diodo, la amplitud de la
señal rectificada será:
Del segundo miembro de la ecuación se puede tener tres posibles
combinaciones de valores, dando cada una de ellas diferentes resultados:
A) . Se tendrá un
B) . Se tendrá un
C) . Se tendrá un
Rectificador de Media Onda
Debemos observar que en la entrada, para es cuando se presenta la
alternancia de una polaridad a otra, de positivó a negativo y viceversa.
A este valor de se llama entonces voltaje de transición.
El voltaje de salida del rectificador es variable en el tiempo, también de
forma senoidal y efectivamente no se aprovecha el semiciclo completo
debido precisamente al voltaje de transición que es un voltaje que se
opone a los valores positivos de que tienden a polarizar directamente al
diodo.
Rectificador de Media Onda
De ahí entonces, que existan pequeños intervalos de tiempo del
semiciclo positivo que nos e obtienen a la salida, lo que explica la
ecuación (1).
Si le llamamos a la amplitud del voltaje rectificado tendremos entonces
que:
Rectificador de Media Onda
Donde se le esta llamando a la amplitud de al voltaje de umbral del
diodo.
Si a la salida del rectificador se aplica un voltímetro de cd, este
registrara un voltaje de cd cuyo valor equivale a:
Rectificador de Media Onda
La formula (3) es el valor que corresponde al promedio de los valores
instantáneos del voltaje rectificado. Esto significa que si la señal
rectificada se utiliza para alimentar a una carga de cd (por ejemplo un
motor de cd provocara en este mismo efecto que provocaría una fuente
de cd cuyo valor fuera de )
Rectificador de Media Onda
Rectificador de Media Onda
Si la salida del rectificador se aplica un voltimetro de CA, este registrara
un voltaje rms cuyo valor equivale a:
La ecuación (5) es el valor que corresponde al promedio cuadrático de ls
valores instantáneos del voltaje rectificado. Esto significa que si la señal
rectificada se utiliza para alimentar una carga de CA (por ejemplo un
motor de CA) provocara en este el mismo efecto que provocaría una
fuente de CA (cuyo valor fuera de ).
Rectificador de Media Onda
Ejercicio
Supongamos que en la figura se tiene un voltaje de entrada al
rectificador de media onda por ¿Qué voltaje medirá en la resistencia de
carga un voltímetro de cd? ¿Qué voltaje registra uno de ca? Comprueba
tu resultado mediante una simulación del circuito.
Ejercicio
Solución
Datos:
Solución
Planteamiento:
Utilizaremos las ecuaciones (2), (3) y (5)
Desarrollo
La amplitud de la señal de entrada es , entonces un valor pico de la
señal rectificada será:
Solución
A partir de este valor pueden aplicarse las ecuaciones anteriores:
Para comprobar los resultados se procede a la simulación del circuito
obteniéndose las siguientes imágenes que se ilustran a continuación.
Solución
Solución
Solución
Aunque la señal rectificada de media onda es un voltaje de cd (ya que
no presenta alternancias en su polaridad, pues no presenta voltajes
negativos), tiene variaciones en sus valores instantáneos; es una señal
pulsante de media onda. Si el propósito de un rectificador es convertidor
una señal de ca en cd, este se ha logrado, solo faltaría determinar con
que nivel de eficiencia o también la desviación que ha tenido el proceso.
Solución
Esto se obtiene calculando el factor de rizo de la señal, que es un
porcentaje de las variaciones de los valores respecto al valor
esperado se calcula según la siguiente ecuación:
Por ejemplo, el factor de rizo del rectificador del ejemplo es:
Solución
Solución
Solución
Este porcentaje nos dice que aun cuando este rectificador ya
opera como una fuente de alimentación de cd, la calidad de la
señal que entrega aun deja que desear respecto a lo que sería
un voltaje de cd sin variaciones. Posteriormente se vera como
reducir el factor de rizo.
Solución
Si el diodo del circuito rectificador se invierte en su posición, ele
efecto de rectificación será el “complemento” del ejemplo. Esto
quiere decir que seguirá siendo un rectificador de media onda,
solo que al invertirlo, los semiciclos positivos ahora lo polarizaran
inversamente, y serán los semiciclos negativos lo que los
polaricen directamente en estado activado o en conducción.