Rectificador de media onda con condensador suavizante.
La mayoría de los dispositivos electrónicos utilizan voltaje CC. Por lo tanto, a menudo es necesario transformar el voltaje de CA en voltaje de CC.
La Figura 9 mostró que usando un diodo es posible eliminar la parte negativa de la sinusoide. Esto, sin embargo, no es suficiente, por lo que recurrimos al uso de un condensador como se muestra en la figura 11.
La función del condensador es suavizar la forma de onda cuando está en modo "descarga". Cuanto mayor sea la capacitancia, mayor será el suavizado, pero existen límites tanto en el costo como en el tamaño de los tipos de condensadores de suavizado utilizados.
El condensador se cargará a medida que aumente el valor del voltaje sinusoide. Cuando la sinusoide alcanza su valor máximo, llamado valor pico, el capacitor se carga con este valor de voltaje máximo.
Ahora el valor del voltaje sinusoide está cayendo, pero el capacitor se está descargando lentamente (la línea recta en azul, entre los dos picos) hasta que el valor del voltaje sinusoide aumenta nuevamente, y así sucesivamente.
El resultado es una salida que no es una línea recta continua, sino dentada como se muestra.
Para el circuito rectificador monofásico de media onda que utiliza un diodo, no es muy práctico intentar reducir el voltaje de ondulación simplemente usando el capacitor. En este caso, para solucionarlo se utiliza la “Rectificación de Onda Completa”.
En la práctica, el rectificador de media onda rara vez se utiliza.
Rectificadores con diodos
Módulo 7.2
¿Qué es un diodo?
Cruce NP
Como se hace un diodo
Símbolo
Polaridad de un diodo
Diodo de voltaje CC CC, polarizado inverso
Módulo 7.2
rectificador de media onda
Rectificador de onda completa
El uso de un rectificador de onda completa permite que la salida tenga mucha menos ondulación que un rectificador de media onda, produciendo una forma de onda de salida mucho más suave.
En un circuito rectificador de onda completa típico, se utilizan 4 diodos rectificadores individuales conectados en una configuración de "puente" de circuito cerrado para producir la salida deseada.
El transformador tiene un devanado primario conectado a la red eléctrica, y el devanado secundario está conectado al puente de diodos y a la carga, como se muestra en la figura 12.
Los cuatro diodos etiquetados D 1 a D 4 están dispuestos en "pares en serie" con solo dos diodos (en el diagrama con los mismos colores) transportando corriente durante cada medio ciclo.
Medio ciclo positivo
Durante el semiciclo positivo del suministro, los diodos D1 y D3 conducen en serie mientras que los diodos D2 y D4 tienen polarización inversa (cortados) y la corriente fluye a través de la carga como se muestra a continuación.
Medio ciclo negativo
Durante el semiciclo negativo del suministro, los diodos D2 y D4 conducen en serie, pero los diodos D1 y D3 se cortan porque ahora tienen polarización inversa. La corriente que fluye a través de la carga tiene la misma dirección que antes.
El condensador ayuda a mejorar la salida de CC del rectificador y al mismo tiempo reduce la variación de CA de la salida rectificada. Los condensadores aumentan aún más el nivel de salida de CC promedio ya que el capacitor actúa como un dispositivo de almacenamiento. Aún así, siempre habrá una pequeña onda.
Comparación entre media onda y onda completa
Los rectificadores de onda completa tienen algunas ventajas fundamentales sobre los rectificadores de media onda. El voltaje de salida del rectificador de onda completa tiene mucho menos rizado que el del rectificador de media onda, produciendo una forma de onda de salida más suave, como podemos ver en la figura 13.
Aunque podemos usar cuatro diodos de potencia individuales para fabricar un puente rectificador de onda completa, los componentes prefabricados del puente rectificador están disponibles en una amplia variedad de diferentes tamaños de voltaje y corriente (consulte la Figura 14) y se pueden soldar directamente en una placa de circuito impreso. .
Diodos de potencia
Los diodos de potencia tienen un funcionamiento similar a los diodos de señal, pero sus características principales son:
• Mayor capacidad de corriente continua
• Mayor capacidad de tensión inversa
• Mayor caída de tensión directa.
Lo mismo se aplica a los Puentes Rectificadores. En la figura 15, el Puente de la derecha se utiliza para corrientes de hasta 100 amperios, por lo que trabaja con alta potencia.
Aplicaciones comunes de diodos rectificadores y puentes.
En circuitos electrónicos
• Rectificación de tensión (conversión de CA a CC).
Los diodos se utilizan esencialmente en configuraciones de rectificador y recortador.
• Polarizador de circuito: cuando la polarización es necesaria para un funcionamiento adecuado, evitando que la corriente fluya en la dirección incorrecta.
• Rectificación de onda completa: Para ello se utiliza un puente de diodos.
circuitos electricos
• Se pueden utilizar en corriente alterna. Por ejemplo, para obtener dos potencias de calentamiento en secadores de pelo, se coloca un diodo en serie con la resistencia de calentamiento, obteniendo una temperatura menor. Cuando se desea obtener la máxima potencia, este diodo se cortocircuita activando un interruptor.
diodo zener
El diodo Zener es un diodo especial, ya que sus características de "trabajo" ocurren dentro de la región de corte.
Están especialmente diseñados para tener un voltaje de ruptura inverso bajo y especificado (dado por las especificaciones Zener), que en última instancia será el motivo de un diodo Zener.
Un diodo convencional bloquea cualquier flujo de corriente a través de sí mismo cuando tiene polarización inversa; sin embargo, el diodo Zener, tan pronto como el voltaje inverso alcanza un valor predeterminado (es decir, el cátodo se vuelve más positivo que el ánodo), el diodo Zener comienza a conducir en la dirección opuesta.
En resumen, cuando el voltaje inverso aplicado al diodo Zener excede el voltaje nominal del dispositivo, ocurre un proceso interno en la capa de agotamiento del semiconductor, permitiendo que una corriente comience a fluir a través del diodo Zener, evitando un aumento en este voltaje inverso. .
El punto de tensión en el que la tensión a través del diodo zener se estabiliza se denomina “tensión zener” y se representa mediante (Vz) figura 16.
Existe una amplia gama de voltajes inversos para los diodos zener y estos voltajes pueden variar mucho. Entonces hay diodos desde menos de un voltio hasta unos pocos cientos de voltios.
Símbolo de un diodo Zener
El símbolo de un diodo Zener se muestra en la figura 16.
También se indican la tensión inversa (Vz) y la corriente (Iz).
Puede haber una pequeña variación en el diseño del símbolo del diodo Zener con relación al mostrado, en caso de duda consultar los datos del fabricante.
Curva característica del diodo Zener
Como vemos, el diodo se utiliza con corriente inversa, es decir, se aplica un voltaje inverso.
La Figura 17 muestra la curva característica tensión versus corriente.
El diodo Zener tiene una región característica (lado de polarización inversa) en la que el valor de voltaje negativo es casi constante, independientemente del aumento en el valor de la corriente, siempre que la corriente del diodo Zener permanezca por debajo de Iz máx.
El hecho de que el voltaje a través del diodo en la región de ruptura sea casi constante resulta ser una característica importante del diodo zener, ya que puede usarse en los tipos más simples de aplicaciones de regulador de voltaje.
Aplicaciones del Zener loco
Como la tensión de regulación del Zener se mantiene prácticamente constante, la principal aplicación de este diodo es como regulador de tensión en fuentes de alimentación.
La Figura 18 muestra un circuito simple, usando un Zener como regulador.
,En este circuito tenemos: Una fuente de entrada de 12 V, una resistencia de 400 ohmios y un Zener de 7,5 V.
En el circuito, el valor de la resistencia debe ser tal que no permita que el zener se rompa. Cómo calculamos:
Sabemos que V=RI, pero V, es igual a Ve (entrada) – Vz (zener) o, 12 V–7,5 V = 4,5 V.
Como I=V/R, por lo tanto, I=4,5/400, esto da aproximadamente 0,011 A o 11 mA.
Este es el valor de Iz, muy por debajo del valor de ruptura.
Observación :
El análisis de este circuito se realizó de manera superficial (deliberada), teniendo en cuenta el nivel de contenido propuesto.
Por ejemplo, la carga (un motor, por ejemplo) a la que se pueda conectar esta fuente modificará los valores de corriente, y esto hay que tenerlo en cuenta respecto al valor de los demás componentes.
diodo LED
En los semiconductores, existe una categoría de componentes optoelectrónicos, capaces de producir radiación luminosa en el área del espectro visible de los humanos. Uno de estos componentes son los LED.
El diodo LED, acrónimo de Light Emitting Diode, es un componente electrónico con el mismo funcionamiento básico que el diodo de silicio, pero con una construcción muy diferente. También contiene una unión PN que, cuando está polarizada hacia adelante, emite radiación luminosa.
Fabricados con compuestos metálicos y gases en semiconductores, los diodos LED tienen un voltaje entre 1,5Volt y 3,2Volt (es necesario conocer las características técnicas del diodo, ya que este valor varía según su longitud de onda), para permitir el paso de corriente entre 10 y 30 mA a través de su unión y emiten luz.
La luz puede tener diferentes colores según el tipo de material utilizado. Este fenómeno se llama "electroluminiscencia" y sólo es posible cuando el diodo está polarizado directamente.
Aunque se puede encontrar en diferentes formas (los diodos LED se diferencian entre sí en colores y formas, tamaños y potencias), la forma más común es la esférica, figura 19.
Identificación de terminales
Los terminales se pueden distinguir: el ánodo es el terminal más largo, el otro es el cátodo. Además, hay una muesca, un área aplanada en forma de 20.
Recuerde, para operar en un circuito eléctrico se deben respetar las polaridades.
Para utilizar un diodo LED, siempre es necesario conectar una resistencia en serie con él, por la sencilla razón de limitar el flujo de corriente y no destruir la unión interna.
Símbolo de un LED
Al lado se muestra el símbolo de un diodo LED. Ambos símbolos son válidos, pero el más común es el del lado izquierdo de la figura.
Tipos de diodos emisores de luz
La historia de los LED, o más bien de la electroluminiscencia, tiene más de 100 años, pero no fue hasta la década de 1970 que se produjeron LED con mucho brillo y a un coste asequible.
Mezclando una variedad de compuestos de metal y gas con semiconductores, es posible fabricar LED en los colores principales, así como en infrarrojos y ultravioleta (estos dos no son visibles).
Debido a que los LED son dispositivos de estado sólido, pueden ser extremadamente pequeños y duraderos y proporcionar una vida útil mucho más larga que las fuentes de luz normales. En la figura 19 (a la derecha) se muestra una lámpara fabricada con diodos tipo SMD.
Acoplador óptico
Otra aplicación útil de los diodos emisores de luz es el acoplamiento óptico.
Un acoplador óptico es un dispositivo electrónico único que consta de un diodo emisor de luz combinado con un fotodiodo, un fototransistor o un fotoTriac, como se muestra en la figura 21.
El funcionamiento consiste en la transmisión de una señal luminosa por el LED (entrada), y la recepción de esta señal por un Fotodiodo (salida).
Lo que hace el acoplador óptico es básicamente separar físicamente dos circuitos entre sí.
De esta forma se mantiene el aislamiento eléctrico entre dos circuitos.
Imaginemos que es necesario operar o controlar equipos que funcionan con baja tensión, pero que están “alimentados” por una tensión de red muy alta.
En estas condiciones, es necesario el uso de un acoplador óptico para garantizar este aislamiento eléctrico entre las dos partes.
Un acoplador óptico (también llamado optoaislador) consta de un cuerpo de plástico hermético a la luz que tiene voltajes de ruptura típicos entre el circuito de entrada (fotodiodo) y el circuito de salida (fototransistor) de hasta 5000 voltios.
La Figura 21 muestra dos acopladores ópticos, uno con un fotodiodo y el otro con un fototransistor. A la izquierda de esta figura, un circuito integrado (IC) de un acoplador óptico.
