Electrónica Analógica 8055
Daniel MuñozPráctica o problema20 de Septiembre de 2022
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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LEÓN
Circuitos Rectificadores
MATERIA:
Electrónica Analógica 8055
CARRERA:
Ingeniería Mecatrónica
EQUIPO:
Cárdenas Zavala Alejandro
Muñoz Granados Luis Daniel
Sustaita Neri Francisco Saul
Torres Hernández Emmanuel
PROFESOR:
Zamarrón Ramírez Antonio
FECHA:
02 de septiembre del 2022[pic 2]
- Marco Teórico
- Diodos
Un diodo es un dispositivo semiconductor que actúa esencialmente como un interruptor unidireccional para la corriente. Permite que la corriente fluya en una dirección, pero no permite a la corriente fluir en la dirección opuesta.
Los diodos también se conocen como rectificadores porque cambian corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) pulsante. Los diodos se clasifican según su tipo, voltaje y capacidad de corriente.
Tienen una polaridad determinada por un ánodo (terminal positivo) y un cátodo (terminal negativo) lo cual puede ser observado de mejor manera en la Figura 4.1. La mayoría de los diodos permiten que la corriente fluya solo cuando se aplica tensión al ánodo positivo.
Los diodos son fabricados de silicio o de germanio y en un sistema real estos adoptan valores de voltaje siendo estos, 0.3 v para diodos de germanio y 0.7 v para diodos de silicio.
Cuando un diodo permite un flujo de corriente, tiene polarización directa. Cuando un diodo tiene polarización inversa, actúa como un aislante y no permite que fluya la corriente. (Digital Multimeter Principles (Principios de los multímetros digitales) por Glen A. Mazur, American Technical Publishers, 2020).
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La corriente y voltaje que las compañías distribuyen a nuestras casas, comercios u otros es corriente alterna. Para que los artefactos electrónicos que allí tenemos puedan funcionar adecuadamente, la corriente alterna debe de convertirse en corriente continua. Para realizar esta operación se utilizan diodos semiconductores que conforman circuitos rectificadores.
Inicialmente se reduce el voltaje de la red (110 / 220 voltios AC u otro) a uno más bajo como 12 o 15 Voltios AC con ayuda de un transformador, el cual es un aparato que sirve para transformar la tensión de una corriente eléctrica alterna sin modificar su potencia. La tensión en el secundario del transformador es alterna, y tendrá un semiciclo positivo y uno negativo. A la salida del transformador se pone el circuito rectificador.
- Circuito Rectificador de Media Onda
Durante el semiciclo positivo el diodo queda polarizado en directa. Si el diodo es considerado como ideal, este se comporta como un cortocircuito, entonces toda la tensión del secundario aparecerá en la resistencia de carga. Obsérvese la figura 4.2.1
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Durante el semiciclo negativo, la corriente entregada por el transformador querrá circular en sentido opuesto a la flecha del diodo. Si el diodo es considerado ideal entonces este actúa como un circuito abierto y no habrá flujo de corriente. Como no hay corriente por RL, no hay voltaje en la carga. Obsérvese la figura 4.2.2.
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La tensión de salida del rectificador de media onda anterior muestra con claridad un voltaje en corriente continua que se pueda aprovechar.
Pero si incluimos a la salida de este y antes de la carga un capacitor, como se muestra en la Figura 4.2.3, este ayudará a aplanar la salida. Cuando el diodo conduce, el capacitor se carga al valor pico del voltaje de entrada.
(1)[pic 9]
Donde:
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Cuando el diodo está polarizado en inversa y no hay flujo de corriente hacia la carga, es el capacitor, que ya está cargado el que entrega corriente a la carga.
Para calcular el voltaje en la carga, también llamado voltaje promedio, se utiliza la siguiente formula en suposición de que se utiliza un diodo ideal, conociendo que en un rectificador de media onda se presenta una frecuencia de 120 Hz:
(2)[pic 13]
Donde:
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Y para un sistema real:
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Donde:
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El capacitor al entregar corriente a la carga se descarga. Ver la Figura 4.2.4, donde se puede ver con claridad la carga y descarga del capacitor.
A la variación del voltaje en los terminales del capacitor debido a la descarga de este en la resistencia de carga se le llama tensión o voltaje de rizado. La magnitud de este rizado dependerá del valor de la resistencia de carga y al valor del capacitor.[pic 18][pic 19]
En el semiciclo positivo el transformador entrega corriente al condensador y a la resistencia RL, en el semiciclo negativo es el capacitor el que entrega corriente a la resistencia.
Si el capacitor es grande significa menos rizado, pero aun cumpliéndose esta condición, el rizado podría ser grande si la resistencia de carga es muy pequeña.
Para calcular el voltaje de rizo se utiliza la siguiente expresión:
(4)[pic 20]
Donde:
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- Rectificador de onda completa
Este tipo de rectificador necesita un transformador con derivación central. La derivación central es una conexión adicional en el bobinado secundario del transformador, que divide el voltaje en este bobinado en dos voltajes iguales.
Esta conexión adicional se pone a tierra.
Durante el semiciclo positivo de la tensión en corriente alterna el diodo D1 conduce. La corriente pasa por la parte superior del secundario del transformador, por el diodo D1 por RL y termina en tierra. El diodo D2 no conduce pues está polarizado en inversa.
Durante el semiciclo negativo el diodo D2 conduce. La corriente pasa por la parte inferior del secundario del transformador, por el diodo D2 por RL y termina en tierra. El diodo D1 no conduce pues está polarizador en inversa. Todo el proceso descrito anteriormente puede ser observado en la Figura 4.3.1. Ambos ciclos del voltaje de entrada son aprovechados y el voltaje de salida se verá como en la Figura 4.3.2, siendo esta una onda completa.
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Para calcular el voltaje en la carga se utiliza la siguiente formula en suposición de que se utiliza un diodo ideal, conociendo que en un rectificador de media onda se presenta una frecuencia de 60 Hz:
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Donde:[pic 27][pic 28]
Y para un sistema real:
(6)
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Donde:
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En este rectificador, se repite el caso de voltaje de rizado que se puede observar en la Figura 4.3.3.
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- Rectificador onda completa con puente de diodos
Este rectificador es el que se utiliza si lo que se desea es utilizar todo el voltaje del secundario del transformador. Cuando se utiliza la derivación puesta a tierra, en el circuito con transformador de derivación central, la tensión de salida depende de la mitad de la tensión del secundario.
En este circuito el transformador es alimentado por una tensión en corriente alterna. Como se observa en la figura 4.4.1, los diodos D1 y D3 son polarizados en directo en el semiciclo positivo, los diodos D2 y D4 son polarizados en sentido inverso. La corriente atraviesa la resistencia de carga RL.
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En el semiciclo negativo, la polaridad del transformador es el inverso al caso anterior, como se muestra en la Figura 4.4.2, los diodos D1 y D3 son polarizados en sentido inverso y D2 y D4 en sentido directo. La corriente como en el caso anterior también pasa por la carga RL en el mismo sentido que en el semiciclo positivo.
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