Si eres un entusiasta de la electrónica, seguramente ya has escuchado hablar del puente rectificador de onda completa. En este artículo, exploraremos en profundidad cómo funciona este componente vital en la conversión de la corriente alterna en corriente continua. Descubriremos su funcionamiento, aplicaciones y ventajas en el mundo de la electrónica. ¡Sigue leyendo para conocer más sobre el puente rectificador de onda completa!
Existe otro diseño de rectificador de onda completa más popular basado en una configuración de puente de cuatro diodos. Es conocido como Puente rectificador de onda completa o simplemente Puente rectificador.
La ventaja de este tipo de diseño sobre la versión con toma central es que no requiere un transformador con toma central especial, lo que reduce drásticamente su tamaño y costo.
Este diseño también utiliza todo el voltaje secundario como entrada al rectificador. Con el mismo transformador, obtenemos el doble de voltaje pico y el doble de voltaje CC con un puente rectificador que con un rectificador de onda completa con toma central.
Por este motivo, los rectificadores de puente se utilizan con mucha más frecuencia que los rectificadores de onda completa.
El puente rectificador de onda completa
Para rectificar ambas medias ondas de una onda sinusoidal, el puente rectificador utiliza cuatro diodos conectados entre sí en una configuración de «puente». En un lado de la red del puente de diodos se conecta el devanado secundario del transformador y en el otro lado se conecta la carga.
La siguiente imagen muestra un circuito rectificador de puente.
El funcionamiento de este circuito es fácil de entender medio ciclo a medio ciclo.
Durante el medio ciclo positivo de la fuente, los diodos D1 y D2 conducen, mientras que D3 y D4 tienen polarización inversa. Esto crea un voltaje de carga positivo a través de la resistencia de carga (tenga en cuenta la polaridad más-menos a través de la resistencia de carga).
Durante el próximo medio ciclo, la polaridad del voltaje de la fuente se invierte. Ahora D3 y D4 tienen polarización directa, mientras que D1 y D2 tienen polarización inversa. Como antes, esto crea un voltaje de carga positivo a través de la resistencia de carga.
Tenga en cuenta que, independientemente de la polaridad de la entrada, el voltaje de carga tiene la misma polaridad y la corriente de carga fluye en la misma dirección.
De esta manera, el circuito convierte el voltaje de entrada de CA en voltaje de salida de CC pulsante.
Si le resulta frustrante recordar la ubicación correcta del diodo en un circuito rectificador de puente, puede recurrir a una representación alternativa del circuito. Este es exactamente el mismo circuito excepto que todos los diodos están horizontales y miran en la misma dirección.
Valor CC de una señal de onda completa
Dado que un puente rectificador produce una salida de onda completa, la fórmula para calcular el valor de CC promedio es la misma que para el rectificador de onda completa:
Esta ecuación nos dice que el valor de CC de una señal de onda completa es aproximadamente el 63,6 por ciento del valor máximo. Por ejemplo, si el voltaje máximo de la señal de onda completa es de 10 V, el voltaje de CC es de 6,36 V.
Si mide la señal de media onda con un voltímetro de CC, la lectura será el valor promedio de CC.
Una aproximación de segundo orden
En realidad, no obtenemos un voltaje de onda completa perfecto a través de la resistencia de carga. Debido al potencial de barrera, el diodo sólo se enciende cuando la tensión de la fuente alcanza aprox. 0,7 V.
Y dado que el puente rectificador opera dos diodos al mismo tiempo, se pierden dos caídas de diodo (0,7 * 2 = 1,4 V) del voltaje de fuente en el diodo. Entonces el voltaje máximo de salida está dado por:
Frecuencia de salida
El rectificador de onda completa invierte cada media onda negativa, duplicando el número de medias ondas positivas. Por esta razón, la salida de onda completa tiene el doble de ciclos que la entrada.
Por tanto, la frecuencia de la señal de onda completa es el doble de la frecuencia de entrada.
Por ejemplo, si la frecuencia de alimentación es de 60 Hz, la frecuencia de salida es de 120 Hz.
Filtrar la salida de un rectificador.
La salida de un rectificador de onda completa es un voltaje de CC pulsante que aumenta hasta un máximo y luego cae a cero.
No necesitamos este tipo de voltaje CC. Lo que necesitamos es un voltaje CC suave y constante, libre de fluctuaciones de voltaje u ondulaciones como las que obtenemos de la batería.
Para obtener tal voltaje necesitamos filtrar la señal de onda completa. Una forma de lograrlo es conectar un capacitor, llamado “condensador”. condensador de suavizadoa través de la resistencia de carga como se muestra a continuación.
Inicialmente el condensador está descargado. Durante el primer cuarto de ciclo, los diodos D1 y D2 están polarizados en directa para que el capacitor comience a cargarse. La carga continúa hasta que la entrada alcanza su valor máximo. En este momento, el voltaje del capacitor es Vp.
Una vez que el voltaje de entrada alcanza su máximo, comienza a disminuir. Una vez que el voltaje de entrada es menor que Vp, el voltaje a través del capacitor excede el voltaje de entrada, apagando los diodos.
Cuando los diodos se apagan, el capacitor se descarga a través de la resistencia de carga, suministrando la corriente de carga hasta que se alcanza el siguiente valor máximo.
En el siguiente valor pico, los diodos D3 y D4 conducen durante un breve periodo de tiempo y cargan el condensador nuevamente al valor pico.
Desventaja
La única desventaja del puente rectificador es que el voltaje de salida es dos caídas de diodo (1,4 V) menor que el voltaje de entrada.
Esta desventaja es sólo un problema con fuentes de alimentación de muy bajo voltaje. Por ejemplo, si el voltaje máximo de la fuente es solo de 5 V, el voltaje de carga solo tendrá un valor máximo de 3,6 V. Sin embargo, cuando el voltaje máximo de la fuente es de 100 V, el voltaje de carga está cerca de un voltaje de onda completa perfecto (las caídas del diodo son insignificantes).
Puente Rectificador de Onda Completa
Otro diseño de rectificador de onda completa más popular existe y se construye alrededor de una configuración de puente de cuatro diodos. Se conoce como Puente Rectificador de Onda Completa o simplemente Puente Rectificador.
La ventaja de este tipo de diseño sobre la versión con toma central es que no requiere un transformador especial con toma central, lo que reduce drásticamente su tamaño y costo.
También este diseño utiliza toda la tensión secundaria como entrada al rectificador. Dado el mismo transformador, obtenemos el doble de tensión pico y el doble de tensión continua con un puente rectificador en comparación con un rectificador de onda completa con toma central. Por eso los puentes rectificadores se utilizan mucho más que los rectificadores de onda completa.
El Puente Rectificador de Onda Completa
Para rectificar ambos semiciclos de una onda sinusoidal, el puente rectificador utiliza cuatro diodos conectados en una configuración de «puente». El devanado secundario del transformador se conecta en un lado de la red de puente de diodos y la carga en el otro lado.
La operación de este circuito se entiende fácilmente un semiciclo a la vez.
- Durante el semiciclo positivo de la fuente, los diodos D1 y D2 conducen mientras que D3 y D4 están polarizados en inversa. Esto produce una tensión positiva en la carga a través del resistor de carga.
- Durante el siguiente semiciclo, la polaridad de la tensión de la fuente se invierte. Ahora, D3 y D4 están polarizados en directa mientras que D1 y D2 están en inversa. Esto también produce una tensión positiva en la carga a través del resistor de carga.
Independientemente de la polaridad de la entrada, la tensión de carga tiene la misma polaridad y la corriente de carga está en la misma dirección.
De esta manera, el circuito convierte la tensión de entrada de CA en tensión de salida de CC pulsante.
Para filtrar la salida de un rectificador de onda completa, necesitamos un capacitor llamado condensador de suavizado. Al conectar este condensador a través del resistor de carga, podemos obtener una tensión continua estable y constante, libre de cualquier variación de voltaje o oscilación, como lo obtenemos de una batería.
La única desventaja del puente rectificador es que la tensión de salida es dos caídas de voltaje de diodo (1.4V) menor que la tensión de entrada. Esta desventaja solo es un problema en fuentes de alimentación de muy bajo voltaje.
Para obtener más información sobre el Puente Rectificador de Onda Completa, puedes consultar este enlace.