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 continua para funcionar correctamente. Como las líneas de tensión son alternas, la primera cosa que necesitamos hacer es convertir la tensión de línea alterna en tensión continua. La parte del dispositivo 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 rectificadores. Se verán los circuitos rectificadores, filtros, recortadores, cambiadores de nivel y multiplicadores de tensión.

Rectificador de Media Onda

• La Figura a muestra un circuito rectificador de media onda. La fuente de corriente alterna produce una tensión senoidal. Suponiendo un diodo ideal, la mitad del ciclo positivo de la fuente de tensión polarizara el diodo en forma directa. Como el interruptor 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. Rectificador ideal de media onda.

b. Mitad positiva del ciclo

c. Mitad negativa del ciclo

• La Figura 2a muestra una representación gráfica de la forma de onda de la tensión de entrada. Es una onda senoidal con un valor instantáneo y un valor pico de .

• 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.

inv p inv

• En el rectificador de media onda del Figura 2b, el diodo está conduciendo durante las mitades positivas de los ciclos pero no está conduciendo durante las mitades negativas. A causa de esto el circuito recorta las mitades negativas de los ciclos, como se muestra en la Figura 2c. Denominamos a una forma de onda como está una señal de media onda.

• Esta tensión de media onda produce una corriente por la carga unidireccional. Esto significa que solo circula en una dirección.

a. Entrada a un rectificador de media onda.

b. Circuitoc. Salida a un

rectificador de media onda

• 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 después permanece en 0 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 la señal de media onda.

• Cuando se detectan averías, se puede usar el diodo ideal para analizar el rectificador de media onda. Es útil recordar que la tensión de salida pico es igual a la tensión de entrada pico.

( ) ( ) p out p inMedia onda ideal V V

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:

: pdc

VMedia onda V

• La prueba de está derivación requiere algunos cálculos porque hay que deducir el valor medio sobre un ciclo.

• Como , se puede ver la ecuación anterior de la siguiente manera:

1/ 0.318

0.318dc pV V

• Cuando la ecuación se escribe de 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:

• Se empleara más tarde esta derivación con los filtros

: out inMedia onda f f

Segunda aproximación

• No obtenemos una tensión de media 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 tensión pico de la fuente es 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:

( ) ( )2 : 0.7ap out P inmedia onda V V V

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 Electronic Workbech o Multisim 10

Ejemplo

• La Figura 3 muestra un rectificador de media onda que nosotros podemos construir en el laboratorio o una computadora con EWB. Se pone un osciloscopio sobre 1kΩ. Esto nos mostrara la tensión en la carga de media onda. También se pone un Multímetro a través de 1kΩ para leer la tensión en la carga. Calcule los valores teóricos de la tensión pico en la carga y la tensión continua en la carga. Después compare estos valores con las lecturas del osciloscopio y Multímetro.

Solución

• En la figura 3 aparece una fuente 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 caloríficos (igual potencia disipada) que dicha 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 valor rms de un seno es igual a:

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

0.707rms pV V

1014.1

0.707 0.707rms

p

V VV V

Solución

Solución

• Con un diodo ideal, la tensión pico de la carga es:

• La tensión de la carga en CD es:

( ) ( ) 14.1p out p inV V V

14.14.49p

dc

V VV V

Solución

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

• Y la tensión en CD en la carga es:

( ) ( ) 0.7 14.1 0.7 13.4p out p inV V V V V V

13.44.27p

dc

V VV V

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