Circuitos Rectificadores pdf

Circuitos Rectificadores
1/8
1. Introducción
Un circuito rectificador es un circuito que tiene la capacidad de convertir una señal de
c.a. en una señal de c.c. pulsante, transformando así una señal bipolar en una señal
monopolar.
Se tienen dos tipos de rectificación:
Rectificación de Media Onda
Rectificación de Onda Completa
2. Circuito Rectificador de Media Onda
Este circuito genera una señal de c.c. a partir de una señal de c.a. truncando a cero
todos los semiciclos de una misma polaridad en la señal de c.a. y dejando igual a los
semiciclos de la polaridad contraria. (Figura 1).
Vo
Vi
Vi
Vo
t
t
Figura 1
El esquema circuital básico para este tipo de rectificación se muestra en la figura 2.
Vi
D
Vi
Vim
R
V
T/2
T
t
-Vim
Figura 2
El análisis de este circuito se hace por separado para cada semiciclo de la señal de
entrada Vi, determinando la salida Vo para cada semiciclo.
Para Vi>0 (Semiciclo positivo de Vi)
El esquema circuital para este caso se muestra en la figura 3.
Electrónica
Prof. Julima Anato
Circuitos Rectificadores
2/8
A
D K
i
Vi > 0
RL
Vo
Figura 3
De la figura 3 se observa que cuando Vi>0, el diodo se polariza directamente, puesto
que su terminal A está a un nivel de tensión mayor que su terminal K.
Tomando el modelo ideal del diodo polarizado directamente:
A
+
D
A
K
-
D
+
K
-
El dispositivo se comporta como un corto circuito y el esquema de la figura 3 es ahora
equivalente al mostrado en la figura 4.
D
D
D
Vi > 0
i
ON
RL
Vi > 0
Vo
i
RL
Vo
Vo = Vi
Figura 4
El análisis para este semiciclo indica que para Vi>0 la salida Vo es igual a Vi tanto en
magnitud como en fase.
Para Vi<0 (Semiciclo negativo de Vi)
El esquema circuital para este caso se muestra en la figura 5.
A
Vi < 0
D
i
K
R
Vo
Figura 5
La figura 5 muestra al diodo con su terminal K a un nivel de tensión mayor que el
terminal A, lo que indica que el diodo está polarizado inversamente.
Electrónica
Prof. Julima Anato
Circuitos Rectificadores
3/8
Considerando al diodo como ideal, este se comporta como un circuito abierto para este
caso, y por tanto la corriente en el circuito sería nula.
D
A
-
A
K
+
D
-
K
+
La sustitución del símbolo del diodo en la figura 5 por su modelo ideal en polarización
inversa, se muestra en la figura 6.
A
D K
D
RL
i
Vi < 0
D
OFF
Vo
Vi < 0
i=0
RL
Vo
Vo = 0
Figura 6
El análisis para este semiciclo indica que para Vi<0 la salida Vo es cero, con lo que se
explica el truncamiento a cero de los semiciclos negativos para este circuito rectificador
de media onda básico.
La señal de salida Vo(t) se observa en la figura 7.
Vi
VO
Tvo=Tvi
Vim
T/2
T
t
-Vim
Figura 7
El comportamiento de los circuitos rectificadores se describe también a través de una
gráfica conocida como curva de transferencia, la cual muestra la relación entre una
señal de salida y una señal de entrada.
El análisis del circuito indicó:
Vo = Vi
para
Vi > 0
Vo = 0
para
Vi < 0
La curva de transferencia Vo vs. Vi, (figura 8), resume los resultados del análisis.
Electrónica
Prof. Julima Anato
Circuitos Rectificadores
4/8
Vo
Vo = Vi
Vo = 0
Vi
Vi < 0
Vi > 0
Figura 8
3. Circuito Rectificador de Onda Completa
Este circuito genera una señal de c.c. a partir de una señal de c.a. con todos los
semiciclos de la señal de esta señal, invirtiendo todos los semiciclos de una misma
polaridad para igualarlos a la otra. (Figura 9)
Vo
Vi
Vo
Vi
t
t
Figura 9
Para lograr una rectificación de onda completa se plantean dos esquemas circuitales
básicos:
Circuito Rectificador de Onda Completa con Transformador de Toma Central
Circuito Rectificador de Onda Completa con Puente de Diodos
3.1. Circuito Rectificador de Onda Completa con Transformador de Toma Central
Un transformador de toma central es aquel cuyo devanado secundario está dividido en
dos para disponer así de dos voltajes secundarios Vs. (Figura 10)
La división del devanado secundario se llama toma central.
Electrónica
Prof. Julima Anato
Circuitos Rectificadores
5/8
V1
Vs
V1m
Vsm
Toma Central
V
V1
t
V
Figura 10
El rectificador de onda completa con transformador de toma central se muestra en la
figura 11.
D1
Vs
RL
Vs
Vsm
Vo
V1
T/2
Vs
D2
T
t
-Vsm
Figura 11
Al igual que para el rectificador de media onda, el análisis de este circuito se hace por
separado para cada semiciclo de la señal de entrada (en este caso Vs), determinando
la salida Vo en cada caso.
Tomando en cuenta el modelo ideal del diodo:
Polarización Directa
A
+
Polarización Inversa
A
-
D
D
K
-
A D
+
K
+
A
-
D
K
-
D → ON
K
+
D → OFF
Las figuras 12 y 13 ilustran el comportamiento del circuito para los semiciclos positivos y
negativos, respectivamente.
Electrónica
Prof. Julima Anato
Circuitos Rectificadores
6/8
Vs > 0 (Semiciclos positivos)
D1
D1
RL
Vs>0
Vo
RL
D1
ON
D2
OFF
Vo
i
Vs
Vo = Vs
Vs
Vs>0
D2
D2
Figura 12
Vs < 0 (Semiciclos negativos)
D1
RL
Vs < 0
Vo
D1
D1
D2
OFF
ON
Vs
Vs < 0
i
Vs
D2
RL Vo
Vo = -Vs
D2
Figura 13
Las figuras 12 y 13 indican que para este rectificador sólo un diodo trabaja para cada
semiciclo.
La figura 13 muestra la inversión de los semiciclos negativos para igualarlos a los
semiciclos positivos.
La señal de salida Vo(t) se observa en la figura 14.
Vo
Vs
Tvo = Tvi / 2
T/2
T
t
Figura 14
El análisis del circuito, refleja:
Vo = Vs
para
Vs > 0
Vo = -Vs
para
Vs < 0
Electrónica
Prof. Julima Anato
Circuitos Rectificadores
7/8
Esto se representa gráficamente en la curva de transferencia Vo vs. Vs. (Figura 15)
Vo
Vo = Vs
Vo = -Vs
Vs
Vs > 0
Vs< 0
Figura 15
3.2. Circuito Rectificador de Onda Completa con Puente de Diodos
Este circuito (figura 16) utiliza 4 diodos en configuración de puente para la rectificación
de onda completa.
D1
D4
Vi
Vim
Vi
RL
D2
D3
Vo
t
Figura 16
El análisis se realiza por separado para cada semiciclo de la señal de entrada Vi a fin
de determinar la salida Vo en cada caso.
Tomando el modelo ideal del diodo, las figuras 17 y 18 muestran el comportamiento del
circuito para los semiciclos positivos y negativos de Vi, respectivamente.
Electrónica
Prof. Julima Anato
Circuitos Rectificadores
8/8
Vi > 0 (Semiciclos positivos)
D1
D4
D1
D4
Vi > 0
D2
D3
D1
D2
ON
ON
D3
D4
OFF
OFF
Vi > 0
D2
D3
RL Vo
RL Vo
Vo = Vi
Figura 17
Vi < 0 (Semiciclos negativos)
D1
D4
D1
D4
Vi < 0
D2
D3
RL Vo
D1
D2
OFF
OFF
D3
D4
ON
ON
Vi < 0
D2
D3
RL Vo
Vo = -Vi
Figura 18
La figura 18 muestra la inversión de los semiciclos negativos para igualarlos a los
semiciclos positivos.
Se observa de las figuras 17 y 18 que sólo dos diodos trabajan en cada semiciclo, a
diferencia de los circuitos rectificadores anteriores.
Del análisis de este circuito rectificador se concluye:
Vo = Vi
para
Vi > 0
Vo = -Vi
para
Vi < 0
Por tanto las gráficas para la señal Vo(t) y la curva de transferencia Vo vs. Vi son
semejantes a las figuras 14 y 15 del rectificador de onda completa con transformador de
toma central.
Electrónica
Prof. Julima Anato