Rectificadores

Rectificadores

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Publicadopor '"ENERGV CDNCEPTS, INC. [33JSKOKIE, ILLlNOIS 60077, U.S.A. .

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Objetivos . RECTIFICADORESDE MEDIA ONDA

Construir un circuito rectificador de media onda, verificar la tensión yfrecuencia de la onda de salida.

. RECTIFICADORES DE ONDA COMPLETA

Construir un circuito rectificador de onda completa y verificar susparámetros de salida.

. RECTIFICADOR DE PUENTE

Construir un circuito rectificador de puente y verificar los parámetros desalida.

. FILTRO

Construir un circuito rectificador y verificar la onda de salida concircuito de filtro.

Introducción Los diodo s tienen muchos usos en electrónica. Uno de ellos es en la

construcción de fuentes de poder, para efectuar la conversión de laalimentación de corriente alterna en corriente contínua de salida. Los

circuitos que convierten corriente alterna en corriente contínua sedenominan rectificadores

Los tipos de rectificadores que se estudiarán en este capítulo son losrectificadores de media onda, onda completa y puente. La característicade ondulación {}rizo de la onda de salida es la que diferencia estos tiposde rectificadores.

La onda de salida de rectificadores de onda completa y puente sonsimilares a la salida de una batería. Rectificadores de media onda

producen un marcado fenómeno de ondulación debido a que elrectificador conduce sólo cada medio ciclo. Los circuitos de filtro son

usados para eliminar o atenuar el fenómeno de ondulación o rizo.

Rectificadores Dispositivos que convierten corriente alterna en corriente contínua o directa.Ondulación o rizo Voltaje residual deCAquese produce sobre la onda de salida deconientecontínua.

R-l

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EXPERIMENTO 1 Rectificador de media onda

Objetivo del experimento Al completar este experimento, usted podrá:

A. Construir un circuito rectificador de media onda y verificar la tensión yfrecuencia de la onda de salida.

Material requerido . Tablero de Experimentos ECI

. Osciloscopio

. Multímetro

. Diodo 1N4006ó Equivalente

. Resistencia de 1 KOhm

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Discusión El rectificador más simple es el de media onda. El mismo se muestraen la Figura 1.

FUENTE DE ALlMENTA-CION 12.6 VCA

-- ---1 CR11--IIIIIIIIII

I -'1______----

T1IIII12.6IVCAIII

1 N4006

R11 K

Figura 1Rectificador de media onda

Rectificador de media onda Circuito rectificador con un diodo que conduce cada mediociclo. Existe un pulso de corriente contínua por cada ciclo de corriente alterna de entrada.

R-3

--- -- ----

Experimento 1

La Figura 2 muestra la señal de entrada de CA y la señal de salida demedio ciclo. Dado que esta onda viaja en una sola dirección se denominacorriente directa pulsan te

ENTRADA

-----

SALIDA

Figura 2Onda de entrada de CA y pulsatoria directa de salida

El rectificador de media onda tiene un costo menor de construcción, peroproduce mayor ondulación que uno de onda completa. El proceso deeliminación de la ondulación se denomina filtraje

Corriente directa pulsante Corriente o tensión de tipo pulsatoria directa, su amplitud varíaa intervalos regulares.Acción de Filtraje Eliminación de la onda residual pulsatoria en la salida de corrientedirecta.

R-4

~--

/ , /.\ r \

f \ ( \ ' \1 1

, \

\ J \ J"'.... ....

/ , /.!\ ,.\

( \ I \ I \, ,

... . .. . o'" .

.

Práctica A. O 1. Conecte el circuito de la Figura 1. Conecte el osciloscopio a través de lastenninales de entrada. Observe la señal producida y dibújela en elespacio cuadriculado que se provee abajo. Anote el valor Vp-p de la señalde entrada . La relación entre valor p-p y efectivo o RMS es:Vp-p =2,822 x RMS. La frecuencia de la señal de entrada es -- Hz.

Figura 3Forma de onda de la señal de entrada

O 2. Conecte el osciloscopio a través de la resistencia de 1 kOhm. Observe laseñal producida y dibújela abajo. ¿Cuál es la frecuencia de la onda desalida Hz?

R-S

.

.:

_:

:..

.

.

.

Experimento 1

Figura 4Señal de salida

Preguntas 1. Describa la señal de salida de un rectificador de media onda

2. Un rectificador de media onda conduce cada ciclo.

3. El fenómeno de tensión residual se denomina

4. Anote la fórmula o relación entre valors p-p y RMS o efectivos

5. ¿Qué elementos se necesitan para construir un rectificador de mediaonda?

R-6

----- ~-

.

,.. .. ... . ." .

EXPERIMENTO 2 Rectificador de onda completaObjetivo del experimento Al completar este experimento, usted podrá:

A. Construir un rectificador de onda completa. Determinar la magnitud dela tensión de salida y la frecuencia de la onda de salida.


. Fuente de Poder de CA

. Osciloscopio

. Multímetro

. Dos Diodos lN4006 ó Equivalente

. Resistencia de 1 KOhms

Discusión La Figura 5 muestra un rectificador de onda completa. Observe laconexión de la configuración. El transformador con secundario divididoo derivación central provee la tensión de alimentación a los diodos.

FUENTE DE ALlMENTACION12.6 VAC

r Il-;' n:

:A ~II :

IIIIL J

CRl+

, N4006

CR2+

, N4006

Figura 5Rectificador de onda completa

Rectificador de onda completa Un rectificador que usa dos diodos, cada uno de los cualesconduce cada medio ciclo de la onda alterna.

R-7

Experimento 2

Cuando el diodo 1 de la Figura 6 recibe una tensión positiva, éste poseeuna polarización positiva y conduce. La corriente circula en el segmentode circuito que se muestra en Figura de abajo. La onda de salida sedestaca en el círculo.

+ CR1

+~

~

---

Figura 6Conducción de CR 1

La Figura 7 muestra la condición del segundo diodo, el circuito cerradopertinente y la onda de salida se muestra en la figura siguiente.

~

+

---

CR2

Figura 7Conducción de CR2

R-S

A continuación se muestra la onda de salida de un rectificador de ondacompleta. La corriente circula a través de la carga cada medio ciclo.Como se ve la onda resultante es más pareja o plana que la de unrectificador de media onda.

Figura 8Señal de salida de un rectificador de onda completa

Práctica A. O 1. Conecte el circuito de la Figura 5. Conecte el osciloscopio entre losterminales de entrada. Observe la señal producida y dibújela en elespacio que se provee a continuación. Anote el valor Vp-pAnote la frecuencia de la señal de entrada Hz.

Figura 9Papel graticulado, señal de entrada

R-9

..... ..... ..... ""'" " ....

{ \ f \ f \ f \ f \I

.. . ... .

. . .. .. ... .

Experimento 2

o 2. Conecte el osciloscopio a las tenninales de la resistencia de carga Rl.Observe la señal producida y dibújela abajo. Anote el valor p-p de laseñal de salida Vp-p. Anote la frecuencia de la señal de salida

Hz.


Preguntas 1. ¿Cuántos diodo s usa un rectificador de onda completa?

2. ¿Qué diferencias cualitativas y cuantitativas existen entre las salidas deun rectificador de onda completa y uno de media onda?

3. ¿Qué tipo de transfonnador es usado en un circuito rectificador de ondacompleta?

R-IO

- -- ---

.

EXPERIMENTO 3 Rectificador de puenteObjetivo del experimento Al completar este experimento, usted podrá:

A. Construir un rectificador de puente y verificar sus parámetros de salida.

Material requerido . Tablero de Experimentos ECI. Fuente de Poder de CA

. Osciloscopio

. Cuatro Diodos IN4006 ó Equivalentes

. Resistencia de lKOhm

Discusión El circuito de la Figura 11 muestra un rectificador de puente. Elrectificador de puente es también un rectificador de onda completa, perono requiere un transformador con secundario dividido, sin embargo,requiere cuatro diodos. Observe las conexiones y la situación depolaridades entre el secundario del transfonnador y los diodos.

- -

-,.-

, /"'~ +t/CR3

'"

---:-1 - ,-/ / -111, IL..- - -. - - - - ~ - - - - --. -- - ~

.

--,'" -.!.

II

'+R1 VOLTAJE DE

SALIDA

ENTRADA]CA

- --. --~11

.-'"

'"

--

Figura 11Rectificador de puente

Rectificador de puente Un rectificador de onda completa en el cual cuatro diodos seconectan en forma de puente.

R-ll

Experimento 3

Cuando el punto positivo está en la parte superior del secundario, lacorriente circula como se muestra en las lineas sólidas de la Figura 11.Por el contrario cuando la polaridad se invierte la corriente circula comose muestra en las lineas segmentadas. En ambos casos la corriente circuladel cátodo al ánodo en cada diodo. También en cada semi-ciclo lacorriente circula en la misma dirección a través de la resistencia de carga.La Figura 12 muestra el resultado final en salida del rectificador.

Figura 12Tensión de salida en un rectificador de puente

Práctica A. O l. Conecte el circuito de la Figura 13. Conecte el osciloscopio a través delas terminales de entrada de la fuente. Observe la señal que se genera ygrafíquela en el espacio de la Figura 14. Anote el valor p-p de la entrada

Vp-p y la frecuencia Hz.

FUENTE12.6 VCA

¡-- - - - - - - - - - -11I T1 II II 1II rv 12.6 1: VCA 1I 1I II IL J

--..

Figura 13Circuito rectificador de puente

R-12

- - - ---

Figura 14Señal de entrada

o 2. Conecte el osciloscopio a las tenninales de la resistencia Rl de 1 kQ.Observe la señal producida. Anote el valor de tensión p-p -Vp-p. Anote la frecuencia de la señal de salida Hz.


El rectificador de puente posee las ventajas de aprovechar el valormáximo de cresta de un rectificador de media onda con el de rectificación

continuada del rectificador de onda completa. Los rectificadores de ondacompleta y tipo puente constituyen métodos de rectificaciónampliamente usados.

R-13

.

... .. .. . .

.

~erimento 3

Preguntas

R-14

~- --

1. ¿Cuántos diodos tiene un rectificador de puente?

2. La forma de la onda de salida del rectificador de puente se asemeja a

3. La frecuencia de salida se asemeja a la encontrada en el rectificador

4. Dibuje el circuito de un rectificador de fuente

5. Describa la señal de salida de un rectificador de puente

i, "'...tI'1i~;"f;!'C""-", ::" . ,,:'

EXPERIMENTO 4 FiltroJ

Objetivos del experimento Al completar este experimento, usted podrá:

A. Construir tres tipos de rectificadores usando filtros de ondulación o rizo.

B. Observar y verificar la salida de cada tipo de filtro rectificador.


. Fuente de Poder de CA

. Osciloscopio

. Multímetro

. Cuatro diodo s lN4006 ó Equivalentes

. Resistencia de 1 kOhms

. Capacitor de 10 ¡J.F,25 VCC

. Capacitor 50 ¡J.F,25 VCC

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Discusión Hasta ahora se han verificado las características de operación de trestipos de rectificadores. El más simple es el rectificador de media onda,el cual es una combinación diodo-resistencia conectada a través de lafuente de entrada. El rectificador de onda completa posee unaconfiguración distinta, pero cumple un mismo objetivo final. Elrectificador de puente requiere cuatro diodos y tiene ventajas sobre losdos tipos anteriores.

La Figura 16 muestra las diferencias de las características de las ondas desalida de los tres tipos de rectificadores.

R-15

--- - -- - - --- - -- --

Experimento 4

PUENTE

ONDACOMPLETA

MEDIA ONDA

Figura 16Formas de onda de salida de los diferentes tipos de rectificadores

R-16

--

/ \ (' J"\ ( \ / \I " \ I W \ '1 '

J ..., " " " " "

.

/ "' '' ) r , / '"'-

J \ V 'V .v J \,.. l'

.

(\ f': r\I l '

1 , J \, .,

Idealmente, un rectificador debería entregar una onda de salidatotalmente contínua, tal como se muestra en la Figura 17. Normalmente,la componente de salida de corriente contínua posee una pequeñacomponente superimpuesta de corriente alterna. Esta componente delrectificador se denomina ondulación o rizo. En un buen rectificador elvoltaje y la corriente de rizo debe ser muy pequeña.

Figura 17Salida ideal de un rectificador

El factor de rectificación se determina de la sigui,ente forma:

Factor de Rectificación:::oVoltaje de Ondulación o Rizo...,.! -' C'O,,-' -'-""'''''' xl00

La Figura 18 muestra la salida típica de un rectificador. En este caso, elnivel de corriente contínua es de 40 V. La amplitud de la ondulación esde 5 V. El facto~ de ondulación es de 12,5% y se determina como sigue:

Factor de Rectificación5 Volts

40 Volts0,125 = 12.5%

R-17

.

Experimento 4

40

VOLTAJE20

10

oTIEMPO

Figura 18Salida típica de un rectificador

En este experimento se examinan los diferentes tipos de rectificadorescon filtros de capacitor.

Práctica A. O 1. Conecte un circuito rectificador con un filtro de capacitor. Use el,capacitor de 10 JlF. Usando el voltímetro, mida la tensión contínua desalida V. Usando el osciloscopio, mida la amplitud del voltajede rizo VCA.

ALlMENTACION12.6 VCA

,I I

I T1I II II " - 12.6 II - v VCA II II II II I,-------------

CR1

R11K

+C1

Figura 19Rectificador de media onda con filtro de capacitor

o 2. Usando el capacitor de 10 JlF Yel de 50 JlF, determine los factores derectificación.

10 JlF

50 JlF

VCC. Rizo

VCC. Rizo

VCA.

VCA.

Factor de rectificación para 10 JlF=

Factor de rectificación para 50 JlF=

%

%

o 3. A continuación conecte el circuito rectificador de onda completa. Usandoel mismo procedimiento, determine los correspondientes factores derectificación.

R-18

FUENTE12.6 VCA

, ,

I f1T1f1IIIIII1 1

+

TC1

1 N4006

Figura 20Rectificador de onda completa con filtro

o 4. Anote abajo los valores medidos.y calcule la rectificación.

10 JlF

50 JlF

VCC. Rizo

VCC. Rizo

VCA.

VCA.

%.Factor de rectificación 10 JlF =

Factor de rectificación 50 JlF = %.

o 5. Ahora conecte el circuito de puente con filtro de capacitor que se muestraen la Figura 21. Use el capacitor de 10 JlF, Cl. Mida la salida de CC

VCC. Usando el osciloscopio, mida la ondulación de voltajede rizo de CA VCA.

FUENTE12.6VCA

¡ II II II I

I " 12.6 II . v VCA II 1I 1I I

L I

~CR4tKTC1

Figura 21Rectificador de puente con filtro

R-19

Aprendizaje

o 6. Substituya el capacitor por el de 50 ~F Yrepita el procedimiento anterior.Salida de corriente contínua VCC. Ondulación de CAVCA.

Factor de rectificación 1O~F =

Factor de rectificación 50 ~F =

%

%

Preguntas 1. Defina el voltaje de rizo

2. Escriba la fórmula del factor de rectificación

3. ¿Cuál rectificador tienen mayor voltaje de rizo?

4. ¿Qué capacitor provee máximo filtraje, el de 10 ~F o el de 50 ~F -

5. ¿Qué tipo de rectificador tiene menor factor de rectificación?

Aprendizaje Usando el listado siguiente, verifique su aprendizaje alcanzado en estecapítulo.

Usted deberá ser capaz de:

o 1. Construir un rectificador de media onda, onda completa y tipo puente.

o 2. Determinar los parámetros de salida de cada rectificador.

o 3. Observar la rectificación producida por cada tipo de rectificador.

o 4. Identificar los usos de los circuitos rectificadores.

o 5. Identificar las ventajas y desventajas de cada tipo de ondulación orectificador.

o 6. Construir circuitos rectificadores con filtros de rizo.

o 7. Usar el osciloscopio y observar las diferentes ondas de salida.

R-20

Cuestionario 1. Los circuitos que convierten CA en CD se denominan

A. filtros.B. capacitores.C. rectificadores.D. moduladores.

2. El circuito rectificador más simple es el de

A. onda completa.B. media onda.C. puente de onda completa.D. puente de media onda.

.-- 3. La salida de un rectificador de onda completa esuno de media onda.

que la de

A. más suave.B. menos suave.C. igual.D. similar.

4. Identifique la frase correcta.

A. Los rectificadores de media onda son más baratos pero tienenmayor voltaje de rizo. .

B. Los rectificadores de onda completa son más baratos pero tienenmayor voltaje de rizo.

C. Los rectificadores de onda completa son más baratos y poseenmenos voltaje de rizo.

D. Los rectificadores de puente son más baratos pero producenmayor factor de ondulación.

5. Un circuito rectificador de onda completa usa

A. dos diodos y un transformador con derivación central.B. tres diodos.C. tres diodos y un transformador con derivación central.D. dos diodos y una conexión de puente.

6. Un circuito rectificador de media onda utiliza

A. una combinación de diodo-resistencia a través de la fuente deC.D.

B. una combinación diodo-resistencia.C. una combinación de diodo-resistencia a través de la fuente de

C.A.D. un diodo-resistencia a través de la fuente de C.D.

R-21

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Cuestionario

7. Un circuito de puente de onda completa utiliza

A. cuatro diodo s y un transformador con derivación.B. tres diodos y un transformador con derivación.C. dos diodos y un transformador con derivación.D. cuatro diodos.

8. Un rectificador de puente se usa

A. poco.B. a menudo.C. nunca.D. ninguna de las anteriores.

9. La onda de ondulación o rizo es

A. la componente de C.D. de la salida.B. la componente de C.D. de la entrada.C. la componente de C.A. de la entrada.D. la componen tente de C.A. de la salida.

10. El rectificador con el máximo voltaje de rizo es el de

A. onda completa.B. media onda.

C. puente de onda completa.D. puente de media onda.

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R-22

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