Práctica 3 Rectificación con diodo PRÁCTICA 3. “RECTIFICACION CON DIODO”. DISEÑO ELECTRÓNICO ANALÓGICO. CENTRO UNIVERSITARIO DE LOS LAGOS DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE LA BIODIVERSIDAD E INNOVACIÓN TECNOLÓGICA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGÍA Nombre del Alumno: Laura Romo Muñoz Fecha: 20/Marzo /2020 Práctica 3 Rectificación con diodo Actividad U3A2 Rectificación con diodo Objetivo: El participante analiza las características de la rectificación de media onda, onda completa a dos diodos y onda completa a cuatro diodos. En esta práctica se realizarán pruebas y evaluaciones del comportamiento de circuitos rectificadores de media onda y de onda completa, los cuales se elaboraran en una protoboard y se evaluaran visualmente gracias a un osciloscopio e apoyo, realizaremos 3 tipos de circuitos rectificadores, el rectificador de media onda, rectificador de onda completa a 2 diodos y el rectificador de onda completa a 4 diodos, más adelante se muestra información de cada uno de nuestros rectificadores. Material utilizado: Un transformador de voltaje con derivación central; voltaje de salida 6 + 6 o 9 + 9. Cable de alimentación AC (se puede utilizar el de tu laptop). Protoboard. Cuatro diodos 1N4007 Una resistencia de 1KΩ ¼W Puentes o cables. Osciloscopio. Marco teórico: El diodo consiste fundamentalmente en la unión de dos piezas de cristal semiconductor compuestas por átomos de silicio puro, procesadas cada una de una forma diferente, de forma que una sea de tipo P (con carga positiva) y otra tipo N (con carga negativa). Para lograr esto, a las piezas se les añade algunas moléculas de otro elemento semiconductor, denominadas impurezas. Este proceso se denomina dopado. Al final del proceso se obtiene una pieza de cristal de silicio positiva (P) con faltante de electrones en su estructura atómica (lo que produce la aparición de “huecos”) y otra pieza negativa (N) con exceso de electrones. Un diodo rectificador es útil para pasar sólo la mitad positiva o la mitad negativa de una señal de corriente alterna (CA), os en el diseño de fuentes de poder, donde la potencia de corriente alterna (CA) se debe transformar en potencia de corriente directa (CD) lo cual es muy útil para circuitos electrónicos y digitales. 1. RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA. El circuito rectificador de media onda nos permite convertir corriente alterna en corriente continua, es el circuito más simple para explicar el concepto de rectificación. Los rectificadores de media onda producen una mayor cantidad de ondulaciones que los rectificadores de onda completa, por lo tanto es recomendable utilizar un condensador para suavizar y de Práctica 3 Rectificación con diodo esta manera eliminar la frecuencia armónica de corriente alterna (CA) de la salida de corriente directa (CD). Gracias a este circuito lograremos observar en el osciloscopio que se obtendrá una gráfica como se muestra en la siguiente imagen: 2. RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA A 2 DIODOS El circuito rectificador de onda completa es un circuito en el que nos permite aprovechar ambos semiciclos de la corriente alterna y obtener corriente directa, aunque los resultados de las ondas aparentan ser similares a la rectificación de media onda es posible observar diferencias y ventajas al emplear una rectificación de onda completa, se puede observar niveles de intensidad superiores y la caída de tensión es menor al aplicar una carga a nuestro circuito (En este caso la carga sería RL). Para poder hacer una rectificación de onda completa es necesario un transformador de toma central o cuatro diodos en la configuración de “puente de diodos”. Es recomendable utilizar un transformador con toma central en el devanado secundario, con esto se puede lograr una mayor eficiencia en la rectificación de onda completa. 3. RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA A 4 DIODOS El puente rectificador o también conocido como puente de Graetz es un circuito electrónico que produce una salida de corriente directa simular a un rectificador de onda completa, este tipo de circuito requiere de cuatro diodos los cuales deben ser colocados como se muestra en la Figura, el puente rectificador permite la rectificación de onda completa de un transformador que no tenga una toma central (tap central). Definiciones: Hoja de datos: Una hoja de datos (datasheet en inglés), también ficha de características u hoja de características, es un documento que resume el funcionamiento y otras características de un componente (por ejemplo, un componente electrónico) Resistencia: es un dispositivo eléctrico que tiene la particularidad de oponerse al flujo de la corriente. Práctica 3 Rectificación con diodo Diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido,1 bloqueando el paso si la corriente circula en sentido contrario, no solo sirve para la circulación de corriente eléctrica sino que este la controla y resiste. Osciloscopio: Es un instrumento de medición para la electrónica. Representa una gráfica de amplitud en el eje vertical y tiempo en el eje horizontal. Generador de señales: un generador de señales, de funciones o de formas de onda es un dispositivo electrónico de laboratorio que genera patrones de señales periódicas o no periódicas tanto analógicas como digitales. Procedimiento: 1) Primero que nada se analiza la hoja de datos (datasheet) de los componentes que utilizaremos, con el fin de conocer sus características funcionales para así evitar errores o accidentes. Ilustración 1, hoja de datos (datasheet) de diodo 4007. 2) Se ensambla el circuito para obtener la curva del diodo según el tipo de rectificador que deseamos armar (ver ilustración 2, 3 y 4). No olvidar invertir el canal Y. Ilustración 2, Conexión de rectificador de media onda. Práctica 3 Rectificación con diodo Ilustración 3, Conexión de rectificador de onda completa a 2 diodos. Ilustración 4, Conexión de rectificador de onda completa a 4 diodos. 3) Se energizan los equipos y se procede a ajustar los canales X e Y del osciloscopio en nuestro circuito para trabajar en modo XY y obtener una gráfica resultante (ver ilustración 5). Ilustración 5, diagrama representativo de conexiones para análisis del circuito. 4) Se obtiene como resultado una gráfica correspondiente a el tipo de rectificador conectado. (ver ilustración 6, 7 y 8). Ilustración 6, Grafica característica del rectificador de media onda, con frecuencia de 120Hz. Práctica 3 Rectificación con diodo Ilustración 7, Gráfica característica del rectificador a 2 diodos, frecuencia de 120Hz. Ilustración 8, Gráfica del rectificador a 4 diodos, frecuencia de 250Hz. La frecuencia aumenta si la parte negativa de la gráfica la invertimos ocasionando que nuestra gráfica se encuentre toda sobre el eje X en el lado positivo del eje Y 5) Calcular los valores de Vm, Vpout y Vrms de cada uno de los rectificadores. Cada diodo cuenta con una pérdida de 0.7. Formulas: 𝑉𝑝𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑝𝑖𝑛 − (𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑜𝑑𝑜) 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 ≈ 5𝑣 𝑉𝑃𝑖𝑐𝑜𝑃𝑖𝑐𝑜 ≈ 10𝑣 𝑉𝑝 𝑉𝑚 = 𝑉𝐴𝑉𝐺 = = %𝑉𝑃 𝑟 𝑉𝑝 𝑉𝑟𝑚𝑠 = = 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑎𝑧 √2 Práctica 3 Rectificación con diodo Cálculos de rectificador de media onda: 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 = 4.80𝑣 𝑉𝑃𝑖𝑐𝑜𝑃𝑖𝑐𝑜 = 9.60𝑣 𝑉𝑝𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑃𝑖𝑛 − 0.7 = 4.8 − 0.7 = 4.1𝑣 𝑉𝑝 4.8𝑣 𝑉𝑚 = 𝑉𝐴𝑉𝐺 = = ≈ 6.8 % 𝑉𝑝 𝑟 0.7 𝑉𝑝 4.8𝑣 𝑉𝑟𝑚𝑠 = = = 3.39 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑎𝑧 √2 √2 Cálculos de rectificador de onda completa a 2 diodos: 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 = 4.60𝑣 𝑉𝑃𝑖𝑐𝑜𝑃𝑖𝑐𝑜 = 9.20𝑣 𝑉𝑝𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑝𝑖𝑛 − 2(0.7) = 4.60𝑣 − 1.4 = 3.2𝑣 𝑉𝑝 4.6𝑣 𝑉𝑚 = 𝑉𝐴𝑉𝐺 = = ≈ 3.28% 𝑉𝑝 𝑟 2(0.7) 𝑉𝑝 4.6𝑣 𝑉𝑟𝑚𝑠 = = = 3.25 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑎𝑧 √2 √2 Cálculos de rectificador de onda completa a 4 diodos: 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 = 2𝑣 𝑉𝑃𝑖𝑐𝑜𝑃𝑖𝑐𝑜 = 4𝑣 𝑉𝑝𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑝𝑖𝑛 − 2(0.7) = 2𝑣 − 1.4 = 0.6𝑣 𝑉𝑝 2𝑣 𝑉𝑚 = 𝑉𝐴𝑉𝐺 = = ≈ 1.42 % 𝑉𝑝 𝑟 2(0.7) 𝑉𝑝 2𝑣 𝑉𝑟𝑚𝑠 = = = √2 = 1.41 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑎𝑧 √2 √2 Conclusión: El uso del diodo como rectificador, nos da paso a la transformación de corriente alterna a corriente directa que nos es muy útil a la hora del manejo de dispositivos que requieren este tipo de señal rectificada para su adecuado y eficiente uso. No siempre es de mayor ventaja o beneficioso el uso del rectificador de 4 diodos, pareciera ser el más eficiente, pero dependiendo del medio y para que se va a utilizar es que se define la conveniencia de su uso, pues en muchas ocasiones en preferente el uso del rectificador de onda completa a 2 diodos en lugar de el de 4 diodos. Práctica 3 Rectificación con diodo Bibliografías: 1. Anónimo. (2014), “Rectificadores con diodos”, consultado en la fecha: 11 de Marzo del 2020, recuperado de: http://electronicaprofacil.blogspot.com/2014/05/rectificador-de-media-onda.html 2. Mecatrónica L. (2017), “¿Qué es un diodo?”, consultado en la fecha: 14 de Marzo del 2020, recuperado de: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/diodo/ 3. Mecatrónica L. (2017), “¿Qué es un Transformador?”, consultado en la fecha: 12 de Marzo del 2020, recuperado de: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/electronica/componenteselectronicos/transformador/
