APLICACIONES DEL DIODO
2.1 Rectificadores de media onda
Fuente de alimentación de cd básica
Convierte el voltaje de ca estándar de 120v, 60Hz en un voltaje cd constante.
Rectificador: Convierte el voltaje de entrada de ca en un voltaje de cd pulsante, llamado voltaje rectificado de media onda.
Filtro: Elimina los rizos de voltaje en el rectificador
y produce un voltaje de cd relativamente uniforme
Regulador: Es un circuito que mantiene un voltaje de cd constante frente a
las variaciones del voltaje de línea de entrada o de la carga. Los reguladores varían desde un dispositivo
de un solo semiconductor hasta circuitos integrados más complejos.
Rectificador de media onda
Se conecta un diodo a una fuente de ca y a un resistor de carga, RL, para forma un rectificador de media onda
Valor promedio del voltaje:es el valor que se mediría con un voltímetro de cd.
Se determina calculando el área bajo la curva correspondiente a un ciclo completo, y luego dividiendo entre 2 pi, el número de radianes de un ciclo completo. "Vprom=Vp/2 pi" (Vp: valor pico del voltaje)
Efecto del potencial de barrera en la salida de un rectificador de media onda
Este es usado en el modelo practico del diodo con el potencial de barrera de 0.7v, sucede lo siguiente:
Durante el semiciclo
positivo, el voltaje de entrada debe superar el potencial de barrera para que el diodo se polarice
en directa.
La expresión para el voltaje de salida pico es: "Vp(sal)=Vp(ent)-0,7V"
Voltaje de pico inverso (PIV)
Ocurre al valor pico de cada alternación
negativa del voltaje de entrada, cuando el diodo está polarizado en inversa.
Acoplamiento por transformador
El acoplamiento por transformador ofrece dos ventajas:
Permite que la fuente de voltaje se reduzca como sea necesario
la fuente de ca se aísla eléctricamente del rectificador, con lo que se evita el peligro de choques eléctricos en el circuito del secundario.
Relación de vueltas
Determina la cantidad que el voltaje se reduce. un transformador con una relación
de vueltas menor que 1 es reductor y uno con una relación de vueltas mayor que 1 es elevador.
El voltaje secundario de un transformador es igual a la relación de vueltas, n, por el voltaje primario. "Vsec=n Vpri"
Si n>1, el voltaje secundario es mayor que el voltaje primario. Si n < 1, el voltaje secundario
es menor que el voltaje primario. Si n=1, entonces Vsec=Vpri.
El voltaje pico del secundario, Vp(sec), en un rectificador de media onda acoplado por transformador
es el mismo que Vp(ent). Por consiguiente,Vp(sec) es:
"Vp(sal)= Vp(sec)- 0.7 V"
2.2 Rectificadores de onda completa
Rectificador de onda completa
Permite corriente unidireccional (en un sentido) a través de la carga durante los 360° del ciclo de entrada.El resultado de la rectificación de onda completa es un voltaje de salida con una frecuencia del doble de la frecuencia de entrada y que pulsa cada semiciclo de la entrada
El valor promedio (medido con un voltímetro de cd) de un voltaje senoidal rectificado de onda completa es dos veces el de media onda, como se muestra en la siguiente fórmula: "VPROM=2Vp/Pi"
Rectificador de onda completa con derivación central
Es un tipo de rectificador de onda completa que utiliza
dos diodos conectados al secundario de un transformador con derivación central
Efecto de la relación de vueltas en el voltaje de salida
Si la relación de vueltas del transformador es 1, el valor pico del voltaje de salida rectificado es igual a la mitad del valor pico del voltaje de salida primario menos el potencial de barrera
Voltaje de pico inverso
Cada uno de los diodos del rectificador de onda completa se polariza en directa alternadamente y luego en inversa. El voltaje en inversa máximo que cada diodo debe
soportar es el voltaje pico del secundario Vp(sec).
El voltaje de pico inverso a través del diodo en un rectificador con derivación central de onda completa es:"PIV= 2Vp(sal)+0.7 V"
Rectificador de puente de onda completa
El rectificador de puente utiliza cuatro diodos conectados. Cuando el ciclo de entrada es positivo, los diodos D1 y D2 están polarizados en directa.Durante este tiempo, los diodos D3 y D4 están polarizados en inversa.
Cuando el semiciclo de entrada es negativo, los diodos D3 y D4 están polarizados en directa y conducen corriente en la misma dirección a través de RL que durante
el semiciclo positivo. Durante el semiciclo negativo, D1 y D2 están polarizados en inversa. A consecuencia de esta acción a través de RL aparece un voltaje de salida rectificado de onda completa.
Voltaje de salida del puente
Un rectificador de puente con una entrada acoplada por transformador. Durante el semiciclo positivo del voltaje total del secundario,los diodos D1 y D2 están polarizados en inversa. Si se omiten las caídas en los diodos, a través del resistor de carga aparece el voltaje del secundario. Lo mismo es cierto cuando D3 y D4 están polarizados en inversa durante el semiciclo negativo.
Voltaje de pico inverso
Si D1 y D2 se visualizan como cortos (modelo ideal), se puede ver que D3 y D4 tienen un voltaje de pico inverso igual al voltaje del secundario pico. Como el voltaje de salida es idealmente igual al voltaje secundario "PIV = Vp(sal)"
Si las caídas de los diodos polarizados en directa se incluyen, el
voltaje de pico inverso a través de cada diodo polarizado en inversa en función de Vp(sal) es:
"PIV=Vp(sal)+0.7 V"
2.3 Filtros y reguladores de la fuente de alimentación
Filtro de entrada con capacitor
El filtro simplemente está conectado de la salida del rectificador a tierra. RL representa la resistencia
equivalente de una carga.
Voltaje de rizo: La variación del voltaje del capacitor debido a la carga y descarga
Factor de rizo
Es una indicación de la efectividad del filtro y se define como "r=Vr(pp)/VCD".Donde Vr(pp) es el voltaje de rizo pico a pico y VCD es el valor de cd (promedio) del voltaje de salida del filtro.
Sobrecorriente en el filtro de entrada con capacitor
En el instante en que se cierra el interruptor,el voltaje está conectado la puente y el capacitor sin carga aparece como un corto, como se muestra. Esto produce una sobrecorriente inicial, "Isobrecorriente", a través de los dos diodos polarizados en directa D1 y D2. La situación del peor caso ocurre cuando el interruptor se cierra en un pico del voltaje del secundario y se produce una sobrecorriente máxima, "Isobrecorriente(máx)"
Reguladores de voltaje
Se conecta un regulador de voltaje a la salida de un rectificador filtrado
y mantiene un voltaje (o corriente) de salida constante pese a los cambios de la entrada, la corriente en la carga o la temperatura.
La mayoría de los reguladores son circuitos integrados y tienen tres terminales: una de entrada,una de salida y una de referencia (o ajuste)
Porcentaje de regulación
Es una figura de mérito utilizada para especificar el
desempeño de un regulador de voltaje. Puede estar en función de la regulación de entrada (línea) o la regulación de carga.
Regulación de línea:especifica qué tanto cambia el voltaje de salida con un cambio dado en el voltaje de entrada. Típicamente se define como un cociente del cambio
en el voltaje de salida entre el cambio correspondiente en el voltaje de entrada expresada como un porcentaje. "Regulación de línea= (VSAL/VENTE)*100%"
Regulación de carga:especifica qué tanto cambia el voltaje de salida a lo largo de cierto intervalo de valores de corriente de carga, normalmente desde una corriente mínima (sin carga, SC)hasta una corriente máxima (plena carga, PC). "Regulación de carga=(VSC-VPC/VPC)*100%"