UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA

FUNDAMENTOS DE ELECTRONICA

RECTIFICADORES CON DIODOS Y FILTROS

PRESENTADO POR:

Arriola Trigueros Diego Gerardo AT12003

Chávez Sifontes Wilber Mauricio CS06028

Menjivar Morales Amílcar Gerardo MM11233

Miranda Alemán Hugo Hemberto MA12050

Najarro Salinas Angel Ulises NS10002

Catedrático: Ing. Mario Martínez

Ciudad Universitaria, Viernes 17 de abril de 2015.

INDICE

Rectificador con dos diodos...........................................................................................................5

Tensión de entrada positiva...........................................................................................................5

Tensión de entrada negativa..........................................................................................................6

Puente de Graetz o Puente Rectificador de doble onda................................................................6

Tensión rectificada.........................................................................................................................7

Filtro de condensador........................................................................................................................7

Filtro de media onda......................................................................................................................7

Filtro de onda completa con capacitor...........................................................................................8

Circuitos rectificadores con filtros....................................................................................................10

Mostrar cómo funciona el rectificador de media onda midiendo los voltajes promedio y máximo de salida de CD.............................................................................................................................10

Mostrar cómo funciona un rectificador de onda completa midiendo los voltajes promedio y máximo de salida en CD...............................................................................................................11

Mostrar los efectos del filtro de capacitancia en el voltaje y rizado de salida de CD...................12

Formas de onda según el rectificador utilizado............................................................................13

Conclusiones....................................................................................................................................14

INTRODUCCION

La mayoría de todos los dispositivos que utilizamos como celulares y computadoras utilizan voltajes DC, es decir continuos; pero la energía eléctrica se distribuye de manera AC, por lo tanto debe de haber una forma de poder modificar el tipo de voltaje de AC a DC, es ahí donde entran en juego los dispositivos llamados diodos rectificadores.

Este tipo de diodos se utilizan para obtener una señal continua pulsante, pero esta no es el tipo de voltaje final que buscamos, más adelante se explicara la forma de cómo obtener finalmente nuestro voltaje DC, que es mediante la utilización de filtros capacitores para poder disminuir al máximo el fenómeno del rizado, por eso es que los diodos rectificadores son elementales en todos los dispositivos electrónicos.

Se comprenderá la importancia del capacitor en los circuitos rectificadores, y cómo influye la variación de la capacitancia del mismo en el voltaje de rizado.

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Objetivos.

Saber que es un rectificador y su aplicación práctica.

Conocer los diferentes tipos de rectificadores y sus usos en el ámbito de la electricidad.

Analizar matemática y físicamente, el efecto que producen estos tipos de rectificadores.

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Rectificadores.

Un rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua.

Existen dos alternativas, bien empleando dos diodos o empleando cuatro (puente de Graetz).

Rectificador con dos diodos

En el circuito de la figura, ambos diodos no pueden encontrarse simultáneamente en directa o en inversa, ya que las diferencias de potencial a las que están sometidos son de signo contrario; por tanto uno se encontrará polarizado inversamente y el otro directamente. La tensión de entrada (Vi) es, en este caso, la media de la tensión del secundario del transformador.

Tensión de entrada positiva

El diodo 1 se encuentra en polarización directa (conduce), mientras que el 2 se encuentra en inversa (no conduce). La tensión de salida es igual a la de entrada. Nota: los diodos en posición directa conducen altas corrientes, en posición inversa alta tensiones.

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Tensión de entrada negativa

El diodo 2 se encuentra en polarización directa (conduce), mientras que el diodo 1 se encuentra en polarización inversa (no conduce). La tensión de salida es igual a la de entrada pero de signo contrario. El diodo 1 ha de soportar en inversa la tensión máxima del secundario.

Puente de Graetz o Puente Rectificador de doble onda

En este caso se emplean cuatro diodos con la disposición de la figura. Al igual que antes, sólo son posibles dos estados de conducción, o bien los diodos 1 y 3 están en directa y conducen (tensión positiva) o por el contrario son los diodos 2 y 4 los que se encuentran en directa y conducen (tensión negativa).

A diferencia del caso anterior, ahora la tensión máxima de salida es la del secundario del transformador (el doble de la del caso anterior), la misma que han de soportar los diodos en inversa, al igual que en el rectificador con dos diodos. Esta es la configuración usualmente empleada para la obtención de onda continua.

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Tensión rectificadaVo (corriente continua de salida) = Vi (corriente alterna de entrada) = Vs/2 en el rectificador con diodos.Vo = Vi = Vs en el rectificador con puente de Graetz.

Si consideramos la caída de tensión típica en los diodos en conducción, aproximadamente 0,7V; tendremos que para el caso del rectificador de doble onda la Vo = Vi - 1,4V.

Filtro de condensadorUn filtro de condensador es un circuito eléctrico formado por la asociación de diodo y condensador destinado a filtrar o aplanar el rizado, dando como resultado una señal eléctrica de corriente continua cuya tensión no varía prácticamente en el tiempo. El circuito es el mismo que el empleado en la rectificación añadiendo un condensador, por lo que al igual que existen rectificadores de media onda y de onda completa existen filtros de condensador de media y onda completa.

Filtro de media onda

En un circuito real el propósito de la conversión es alimentar algún dispositivo de corriente continua, por lo que en paralelo con el condensador existirá una carga representada por la resistencia RL.

En este caso el condensador puede, a partir del máximo de la tensión de entrada y con el diodo en inversa, descargarse a través de la carga.

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A medida que el condensador se va descargando la tensión de entrada va disminuyendo hasta alcanzar el mínimo para posteriormente aumentar; evidentemente siendo la entrada creciente y la tensión en el condensador decreciente llega un punto en el que ambos valores coinciden, momento en el que el diodo se polariza en directa y el condensador comienza a recargarse hasta el siguiente máximo de la tensión de entrada.

La tensión en la carga no es ahora uniforme o constante, como sucedía en el caso anterior, sino aproximadamente triangular. En la práctica interesa que la tensión sea lo más uniforme posible para lo cual el producto RLC deberá ser grande (condensadores de alta capacidad); situación en la que los tramos ascendente y descendente de la tensión de salida pueden, con suficiente aproximación, sustituirse por líneas rectas.

Filtro de onda completa con capacitor

El C siempre se pone en paralelo con la RL. El circuito y las gráficas son las siguientes:

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Es parecido al anterior, cambia el valor de iT. Conducen D1 y D3 en positivo y conducen D2 y D4 en el semiciclo negativo. En el transformador el mismo bobinado sufre la intensidad, entonces tiene que soportar toda la intensidad, pero a veces hacia arriba y otras hacia abajo. Hay que diseñar el arrollamiento del hilo del secundario para que aguanten esos picos positivos y negativos.

Para el condensador sigue sirviendo lo visto anteriormente:

La única diferencia está en la iT y la VIP (tensión inversa de pico).

La tensión inversa de pico (VIP) solo tiene que aguantar VP2  y no el doble de este valor como en el caso anterior

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Circuitos rectificadores con filtros.

Objetivo A.

Mostrar cómo funciona el rectificador de media onda midiendo los voltajes promedio y máximo de salida de CD.

Arme el circuito rectificador de media onda como se muestra en la figura.

Aplicando voltaje al circuito se procede a llenar la siguiente tabla:

- Entrada del rectificador:

Vpp Vp VRMS VDC f35.92 V 17.96 V 12.7 V 5.49 V 60 Hz

Tabla 1. Parámetros a la entrada del rectificador

- Salida del rectificador:

Vp VDC f17.96 V 5.59 V 60 Hz

Tabla 2. Parámetros a la salida del rectificador

Valores teóricos:

V p=V RMS√2=12.7√2=17.96V

V pp=2V p=2∗17.96=35.92V V DC=V P

π=17.96

π=5.71V

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Objetivo B.

Mostrar cómo funciona un rectificador de onda completa midiendo los voltajes promedio y máximo de salida en CD.

Arme el circuito rectificador de onda completa como se muestra:

Figura 2. Circuito rectificador de onda completa.

Aplicando voltaje al circuito se procede a llenar la siguiente tabla:

Vp VDC f17.67 V 10.50 V 120 Hz

Tabla 3. Parámetros en la salida del rectificador

VRMS = 12.5 V

Valores teóricos:

V p=V RMS√2=12.5√2=17.67V

V DC=2∗V P

π=2∗17.67

π=11.25V

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Objetivo C.

Mostrar los efectos del filtro de capacitancia en el voltaje y rizado de salida de CD.

Arme el circuito rectificador de onda completa como se muestra:

Figura 3. Rectificador de onda completa.

Aplicando voltaje al circuito se procede a llenar la siguiente tabla:

IL VRIZADO VDC %Rizado13.4 mA 11.16 V 13.80 V 80.6 %

Valores teóricos:

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V Rizado=ICf C

= 13.4 x 10−3

120∗10x 10−6=¿11.16 V

%Rizado=V Rizado

V DC

=11.1613.84

=0.806=80.6%

Formas de onda según el rectificador utilizado.

Media onda no inversora.

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Onda completa. Puente rectificador.

Conclusiones

Mediante esta práctica observamos los efectos de diferentes tipos de rectificadores de onda (media y completa onda) con diferentes componentes y circuitos.

Siempre se debe de usar un rectificador de onda completa ya que nos permite obtener un mejor Vrms y además con puente de diodos nos permite tomar 2 rangos de voltaje gracias a la arquitectura del transformador.

Debemos asegurarnos de que nuestro transformador reduzca al voltaje requerido ya que si no nos damos cuenta se pueden alterar nuestros cálculos y no coincidir con los datos teóricos.

Es necesario tener un transformador de buena calidad ya que si no el voltaje de salida puede tener un alto grado de error.

En esta práctica nos dimos cuenta que la parte práctica y la simulación coincidían bastante en valores y resultados.

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