Rectificador De Onda Completa

 


El circuito rectificador de media onda, como vimos, es sencillo pero poco efectivo, los inconvenientes mostrados son corregidos por el rectificador de onda completa. Existen dos configuraciones; rectificador con punto medio y rectificador puente.

Rectificador con punto medio

Este rectificador puede tomarse como si fueran dos rectificadores de media onda en contrafase, y esta formado por un transformador con un secundario dividido en dos mitades, tomándose el punto medio como masa común. Cuando Vs>0, el diodo D1 conduce, y D2 esta bloqueado, por lo tanto Vo = 0,318 x (Vmax – Vd) =  Vdc ( ver media onda). Cuando Vs <0, el D1 se bloquea pero pasa a conducir D2, por lo que Vo = 0,318 x (Vmax – Vd) = Vdc.  Por lo tanto en un ciclo completo de Vs tendremos:

Este valor medio de Vdc será el que medimos con el multimetro. A diferencia del rectificador de media onda, aqui tendremos la tension de 2 Vs desfasadas 180º entre sí, obteniendo una continua pulsante con una frecuencia del doble de la frecuencia de Vs, o sea, Vs=100 o 120hz según la frecuencia de linea (50 o 60Hz)

El valor eficaz (Vef) del rectificador de onda completa con carga resistiva será:

Como la carga (RL) es resistiva la corriente de entrada y la tensión de salida están en fase, por lo tanto la corrinete máxima (Imax), la corriente media (Idc) (medible con multimetro) y la corriente eficaz (Ief) serán:

La tensión de pico inversa Vpi que deberán soportar los diodos D1 o D2 cuando no conducen en este caso sera el doble de la tension máxima de Vs

Vpi = 2Vmax

La corriente directa en cada diodo sera la mitad de la corriente Idc, puesto que trabaja 1 diodo por cada medio ciclo:

Id = Idc/2

La potencia media (Pdc) y la potencia eficaz (Pef) en la carga RL:

Rendimiento
El rendimiento del rectificador de onda completa está dado por la relacion entre las potencia media (Pdc) y la potencia eficaz (Pef), por lo tanto:

Como podemos observar el rendimiento del rectificador es el doble del visto en el rectificador de media onda, lo cual resulta bastaante lógico al aprovechar los dos semiciclos de la señal de entrada.

Factor de Forma
Nos indica la calidad de la tensión continua obtenida y está dado por la relacion entre el valor eficaz (Vef) y el valor medio (Vdc)

Mejora notablemente con respecto a media onda, acercándose al valor ideal, que sería Ff=1

Factor de Rizado
Como vimos en media onda, este factor nos indica el grado de pureza de la tensión continua obtenida. Usando las fórmulas ya vistas y relacionándolas con el factor de forma obtenemos:

Rectificador puente
En este caso se utilizan 4 diodos para la rectificación. Los diodos (D1 a D4) se conectan en forma de puente (puente de Graetz), de esta manera no es necesario un transformador con punto medio, pero en cada semiciclo conduciran 2 diodos. Cuando Vs>0, D1 conduce a través de RL y cierra el circuito a través de D2. D3 y D4 permanecen bloqueados. De esta manera Vo = 0,318 x  (Vmax – 2Vd). En el semiciclo siguiente cuando Vs<0, D1 y D2 se bloquean y el circuito se cierra por D3 y D4 y tenemos Vo = 0,318 x (Vmax – 2Vd). Para el ciclo completo tendremos:

Nótese que los parámetros de este rectificador son los mismos que para el uso de dos diodos,  los valores de frecuencia, Vdc, IdcImax, potencia media y eficaz, rendimiento, factor de forma Ff y factor de rizado Friz son los mismos que los estudiados para 2 diodos, solamente tenga en cuenta la caida de tension en 2 diodos. En este caso la tensión de pico inverso en los diodos que no conducen es igual al valor máximo de Vs (Vmax)

Vpi = Vmax

La corriente por los diodos será:

Id = Idc/2

Filtro de condensador

 

Independientemente del tipo de rectificador, 2 o 4 diodos el comportamiento del capacitor es el mismo.  Como vimos en media onda el condensador se cargará a un valor maximo de Vs (Vs x 1,41 si Vs es un valor eficaz, o medido con un multimetro), teniendo en cuenta la caida en los diodos que podra ser 0,7  o 1,4 según el tipo de rectificador. Por lo tanto la maxima tensión de salida Vmax será:

Vmax = (Vs x 1,41) – Vd
Para 2 diodos (punto medio)
Vmax = (Vs x 1,41) – 2Vd
Para 4 diodos (puente)

Tengase en cuenta que Vs se toma como valor eficaz por eso se multiplica por 1,41 para obtenet su valor de pico o valor máximo.

Calculo de Tension de Rizado
Para un rizado bajo debemos lograr que RL x C >> T/2, de esta manera podemos al rizado como una onda “diente de sierra” . De esta señal podemos deducir que:

Vdc = Vmax – Vriz/2

Usando esta aproximación, podemos decir que C se descarga linealmente durante T/2, por lo tanto la carga entregada será:
Q  = Idc x T/2

De esta manera, mientras C se descarga sobre la carga RL,  podemos expresar el voltaje de rizado Vriz y la tension Vdc como:

El rizado se establece como una relacion entre el valor eficaz Vef (valor eficaz de la componente alterna) y el valor de Vdc (componente continua), el valor eficaz se puede definir como:

Por lo tanto aplicando la fórmulas y despejando tenfremos:

Podemos deducir que el rizado aumenta con el aumento de la corriente de carga, disminuye con el aumento de la capacidad, la frecuencia y la resistencia de carga.

Filtros de Choque

Usados hace unos años para filtrar el rizado, fueron dejados de lado por ser costosos y de grandes dimensiones. El principio de funcionamiento se basa en que la componente alterna del rectificador (rizado) sea absorbida por la reactancia inductiva (XL) de la bobina o choque (ver bobinas). Para ello lo primero es hacer que XC (reactancia capacitiva) a la frecuencia de entrada sea mucho menor que la resistencia de carga (RL), de este modo podemos prescindir de esta, luego XL debe ser mayor a XC a la frecuencia de entrada. Cunpliendo estas condiciones la tensión de salida alterna es casi cero. Por otro lado el choque es un cortocircuito a frecuencia cero (0Hz), al mismo tiempo el condensador es un circuito abierto, por lo tanto la corriente continua en la carga sera la máxima limitada solo por las resistencias de pérdidas. Todo este razonamiento es ideal pero como la frecuencia de linea es baja (50 o 60 Hz), las inductancias son grandes, para lograr grandes reactancias, por lo tanto las bobinas son grandes y tienen gran resistencia en sus arrollamientos, aumentando las pérdidas de corriente continua. Además hoy dia los circuitos electónicos son cada vez mas pequeños, por lo tanto los choques se han dejado de usar por su tamaño y peso.

Sin embargo existe una aplicación donde los choques son usados actualmente, las fuentes conmutadas, funcionan sobre el mismo principio solo que las fuentes operan a frecuencias elevadas (varios KHz) lo que permite que los filtros de choque sean muy pequeños y efectivos.

 


 

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