Rectificaci贸n de Media Onda Medici贸n e Instrumentaci贸n Dispositivos Electr贸nicos
El rectificador de media onda • La forma mås sencilla de convertir corriente alterna en corriente continua es utilizando un rectificador de media onda, como el mostrado en la figura 1.
โ ข En este caso, durante los semiciclos positivos de la tensiรณn de entrada aplicada al primario del transformador, el secundario tiene una tensiรณn positiva entre sus extremos. Por tanto el diodo queda polarizado directamente permitiendo la circulaciรณn de la corriente hacia la carga. Figura 2
• Durante los semiciclos negativos de la tensión de entrada, el secundario entrega una tensión negativa entre sus extremos. Por tanto, el diodo queda polarizado inversamente, impidiendo el paso de la corriente. En otras palabras, el diodo se comporta como un interruptor cerrado durante los semiciclos positivos y como un interruptor abierto durante los semiciclos negativos, Figura 3.
• Como resultado, sobre la carga (RL) se produce un voltaje formado por pulsos sinusoidales positivos. Debido a que los semiciclos negativos han sido cortados o eliminados, esta forma de seùal se denomina una media onda.
• El voltaje obtenido a la salida de un rectificador de media onda tiene una frecuencia (f) igual a la de la tensión de la red, es decir 50 o 60 Hz, y una amplitud igual al valor pico (Vp) de la tensión del secundario. • Si se conecta un multímetro en opción de voltímetro entre los extremos de la carga, el mismo proporcionara una lectura igual al valor medio de la tensión de salida.
• Para una señal de media onda, este valor esta dado por:
(
)
Vdc = 0.318Vm ó 0.318V p media onda
• Siendo V p el valor pico. En la práctica, el voltaje real obtenido sobre la carga es ligeramente inferior a este valor, debido a que sobra el diodo se presenta una pequeña caída de voltaje, del orden de 0.7V, en condiciones de polarización directa.
โ ข El siguiente ejemplo aclararรก estos conceptos. La Prรกctica 3 Rectificador de Media Onda los fijo de manera prรกctica.
Problema 1 • Un rectificador de media onda como el de la figura 1, tiene aplicada una tensión de entrada de CA de 120/60 Hz. Si el secundario entrega una tensión de salida de 15V a una carga de 100 ohm. ¿cuál será el valor medio de la tensión de CD medida en el voltímetro?. Asuma que la caída de tensión en el diodo (VD) es de 0.7V.
Solución • Inicialmente debemos calcular el valor pico de la tensión de CA del secundario (Vp2). Este último puede calcularse a partir del valor rms dado (15V) así:
V p = 2Vrms = 1.4142 × 15V = 21.21V
Rectificador de Media Onda
• Por lo tanto idealmente el valor medio de voltaje de salida medido por el voltímetro es:
Vdc =
Vp
π
= 0.138 × 21.21V = 6.75V
• En la práctica, a este valor debemos restarle la caída de voltaje sobre el diodo (0.7V) para obtener el voltaje de salida real. Por tanto: Vdc ( real ) = Vcc (ideal ) − Vd = 0.675V − 0.7V = 6.05V
• Este último sería el valor finalmente leído en el voltímetro.
Problema 2 • Se desea diseñar un transformador para un rectificador de media onda que suministre 1A de CD de salida a una carga de 10 ohm a partir de una tensión de red de 127V, 60Hz. Para ello se selecciona el diodo rectificador que tiene una caída de voltaje de 0.45V. ¿Cuál debe ser el valor nominal de la tensión en el secundario?
Solución • El valor medio del voltaje de CD sobre la carga (VL) es simplemente:
VL = I L × RL = 1A × 10Ω = 10V
Solución • Este valor debe ser igual al valor medio ideal de la tensión secundaria rectificada (0.318Vp) menos la caída de voltaje en el diodo (Vd=0.45V). Por tanto: Vdc = 0.318V p = VL + Vd = 10V + 0.45V = 10.45V ⇒ 0.318V p = 10.45V
Soluciรณn โ ข Siendo Vp el valor pico de la tensiรณn de salida del secundario. Por tanto:
10.45V Vp = = 32.86V y 0.318 Vp Vrms = = 23.3V 2
• Lo anterior implica que debe utilizarse un transformador reductor de 127 V a 23.3V con una capacidad de corriente superior a 1 A.
Problema 3 • Suponiendo un diodo ideal, dibuje vi , vd e i d • Para el rectificador de media onda de la figura 3. La entrada tiene una forma de onda senoidal con una frecuencia de 60 Hz. •
Problema 3
Problema 3
Problema 3
Problema 4 • Repita el problema anterior con un diodo de silicio ( VT = 0.7V ) • Solución Calculando Vp ó Vm y el VL • Usamos:
( ) 2V = 0.318 ( V p − 0.7V ) ⇒
Vdc ≅ 0.318 V p − VD ⇒ V p = 6.98V
Problema 4
Problema 5 • Repita el problema 3 con una carga aplicada de 6.8 Kohm como lo indica la figura
Problema 5
Soluci贸n
Problema 5
Problema 5
Problema 6 • Para la siguiente red dibuje Vo y determine Vdc.
Problema 6