Rectificador de Media Onda

Rectificador de Media Onda Profesor: Gerson Villa Glez.

Rectificador de Media Onda 

La mayoría de los dispositivos electrónicos, televisores, equipo estéreo y ordenadores necesitan una tensión cont contin inu ua para ara func funcio iona narr corr correc ecttamen amentte. Como Como las las líne líneas as de tens tensió ión n so son n alte altern rnas as,, la prim primer era a cosa cosa que que nece necesi sittamos amos hace hacerr es con conver erti tirr la tens tensió ión n de líne línea a part rte e de dell di disp sposi ositiv tivo o alterna en tensión continua. La pa electrónico que produce esta tensión continua se llama   fuente de potencia. Dentro de las fuentes de potencia hay circuitos que permiten que la corriente fluya sólo en una dirección. Estos circuitos se llaman verán los los cir circuit cuitos os rec ecti tifi fica cado dorres es,, rectificadores. Se ver filtros, recortadores, cambiadores de nivel y multiplicadores multiplicadores de tensión.

Rectificador de Media Onda 

La Figura a muestra un circuito rectificador de media onda onda.. La fuen fuentte de corr corrie ient nte e alte altern rna a prod produc uce e una una tensión senoidal. Suponiendo un diodo ideal, la mitad del ciclo positivo de la fuente de tensión polarizara el diod iodo en forma orma dir direc ectta. Com Como el int inter erru rup ptor está cerrado, como se muestra en la Figura b, la mitad del ciclo positivo de la fuente de tensión aparecerá a través de la resistencia de carga. En la mitad negativa del ciclo, el diodo estará polarizado en forma inversa. En este caso el diodo ideal aparecerá como un interruptor abierto y no habrá tensión a través de la resistencia de carga Figura c .

a. Rectific Rectificador ador ideal de media onda. b. Mitad Mitad positiva positiva del ciclo c. Mitad Mitad negat negativ iva a del ciclo

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La F igura 2a mues muestr tra a una una repr epres esen enta taci ción ón gráfica de la forma de onda de la tensión de entrada. Es una onda senoidal con un valor instantáneo vin y un valor pico de v  pin . Una onda senoidal pura como está tiene una tensión igual y opuesta medio ciclo después.

Si se mide esta tensión con un voltímetro de CD, se leerá 0 por que un voltímetro en CD indica el valor medio.



En el rectificador de media onda del Figura ndo o durante las 2b, el diodo está conduciend mit itad ades es po posi siti tiva vass de lo loss cic iclo loss pe pero ro no es esttá conduciendo durante las mitades negativas. A cau aussa de es estto el ci circ rcui uitto re reccor ortta la lass mi mita tade dess negativas de los ciclos, como se muestra en la Figura 2c . Denominamos a una forma de onda como está está una señal de media onda.



Esta tensión de media onda produce una cor orrriente por la carga unidireccional. Es Estto significa que solo circula en una dirección.

a. Entra Entrada da a un rectificador rectificador de media onda. b. Circui Circuito to c. Sali Salida da a un rectificador rectificador de media onda

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

Una señal de media onda como de la Figura 2c  es una tensión continua pulsante que se incrementa a un máximo, decrece a cero, y desp despu ués perm perma anece nece en 0 dur durante la mitad negativa del ciclo. Éste no es el tipo de tensión continua que necesitamos para los equipos electrónicos. Lo que necesitamos es una tensión constante, la misma que se obtiene de una batería.





Para obtener este tipo de tensión, necesitamos filtrar filtrar la señal de media onda. Cuando se detectan averías, se puede usar el diod diodo o idea ideall par para anal analiz izar ar el rec ecti tifi ficcador ador de media onda. Es útil recordar que la tensión de salida pico es igual a la tensión de entrada  pico.

Media onda ideal! Vp( out)

!

Vp(  in)

Valor de la señal continua de media onda 



Es el mismo que el valor medio. Si nosotros medimos la señal con un voltímetro de DC, la lectura será igual al valor medio. Se deriva el valor de una señal continua de media onda a través de la siguiente formula:

edia ond nda a:

p dc

T 





La prueba de está derivación requiere algunos cálculos porque hay que deducir el valor medio sobre un ciclo. Como 1 / T } 0.318 , se puede ver la ecuación anterior de la siguiente manera: d c }

0.318

p



Cuando la ecuación se escribe de esta esta manera, es posible que el valor de la señal continua o media sea igual a 31.8 por 100 del valor pico. Por ejemplo, si la tensión pico de la señal de media onda es de 100 V, la tensión continua o media vale 31.8 V.

Frecuencia de Salida 

La frecuencia de salida es la misma que la frecuencia de entrada. Esto tiene sentido cuando se compara la Figura 2c con la Figura 2ª. Cada ciclo de la tensión de entrada produce un ciclo de la tensión de salida. Por lo tanto podemos escribir lo siguiente:

ed ia ia onda : f out 

!

fin   

Se empleara más tarde esta derivación con los filtros

Segunda aproximación 

No obt obtenem nemos una tensi ensión ón de medi media a onda onda perfecta a través de la resistencia de carga. A causa de la barrera de potencial, el diodo no se activa hasta que la tensión de la fuente alterna alcanza aproximadamente 0.7 V. Cuando la la tensión tensión pico pico de la la fuente fuente es mucho mucho mayor que 0.7 V, la tensión en la carga será una señal de media onda.

Segunda Aproximación 

Por ejemplo, si la tensión pico de la fuente es de 100 V, la tensión en la carga será muy cercana a una tensión de media onda. Si la tensión pico de la fuente es sólo 5 V, la tensión en la carga tendrá un pico de solo 4.3 V. Cuando necesitamos obtener una mejor respuesta, se puede usar esta derivación:

2a media onda : V p( out)

!

V P( in)  0.7V  

Aproximaciones Superiores 

La mayoría de los diseñadores se aseguran de que la resistencia interna sea mucho menor que la resistencia de Thevenin que ve el diodo. A causa de esto podemos ignorar la resistencia interna en la mayoría de los casos. Si se necesita mayor precisión que la que se puede obtener con la segunda aproximación, se debería usar una computadora y un simulador de circuitos como Ele lecctr tron oniic Wor orkb kbec ech h o Multisim 10

Ejemplo 

La Figura 3 mues muestra tra un rec ecti tifi fica cado dorr de media media onda que nosotro tros podemo demoss const nstruir en el labo aboratori orio o una una comput mputad ado ora con EWB EWB. Se pone un osciloscopio sobre 1k. Esto nos mostrara la tensión en la carga de media onda. También se pone un Multímetro a través de 1k alcule los valores para leer la tensión en la carga. C alcule teóricos de la tensión pico en la carga y la tensión con onti tinu nua a en la carg rga. a. De Desp spu ués com omp par are e es esttos valores con las lecturas del osciloscopio y  Multímetro.

Solución 

En la figura 3 aparece aparece una fuente alterna alterna de 10V y 60 Hz. Las representaciones normalmente muestran las fuentes de tensión alternas, valores eficaces o rms. Recordemos que el valor eficaz se define como el valor de una corriente rigurosamente constante (corriente continua) que al circular por una determinada resistencia óhmica pura produce los mismos efectos cal alor oríf ífic icos os (i (igu gual al po pote tenc ncia ia di disi sipa pada da)) qu que e di dich cha a corriente variable (corriente alterna).

Solución 

Como la tensión de la fuente es 10 V rms, lo primero que hay que hacer es calcular el valor pico de la fuente alterna. Sabemos que el 0.707 p valor rms de un seno es igual a: rms



!

Por lo tanto, la tensión pico de la fuente en la figura 3 es: V p

!

V m r 

 s

0.707

!

10V  0.707

! 14.1

V 

Solución

Solución 



Con un diodo ideal, la tensión pico de la carga es: V p( out) ! V p( in) ! 14.1V  La tensión de la carga en CD es:

Vdc

!

V  p T

!

14.1V  T 

!

4.49V 

Solución 

Con la segunda aproximación, aproximación, obtenemos una tensión pico en la carga de:

V p( out) 

!

V p( in)  0.7V

V

! 14.1



0.7V

Y la tensión en CD en la carga es: Vdc

!

V  p T

!

13.4V  T 

!

4.27V 

!

13.4V

 

Solución 

La Figura 3 muestra los valores que un osciloscopio y un Multímetro leerán. El canal  A del osciloscopio se coloca a 5V por cada división (5V/Div). La señal de media onda tiene un valor pico entre 13 y 14 Volts, lo cual esta de acuerdo con el resultado de nuestra segunda aproximación. El Multímetro también da un resultado de acuerdo con los valores teóricos, porque lee aproximadamente 4.18V