¿Qué es un rectificador de onda completa y cómo funciona? En este artículo exploraos a fondo este dispositivo clave en la electrónica y te explicamos por qué es tan importante en la conversión de corriente alterna a corriente continua. ¡No te lo pierdas!
Aunque el rectificador de media onda se utiliza en algunas aplicaciones de baja potencia, como detectores de señales y picos, rara vez se utiliza en la rectificación de potencia. El rectificador más utilizado en el campo de la rectificación de potencia es el rectificador de onda completa.
El rectificador de onda completa es más complejo que el rectificador de media onda, pero ofrece algunas ventajas importantes. Utiliza ambas medias ondas de la onda sinusoidal, lo que da como resultado un voltaje de salida de CC mayor que el del rectificador de media onda. Otra ventaja es que la salida tiene muchas menos ondulaciones, lo que facilita la producción de una forma de onda de salida suave.
El rectificador de onda completa
Para rectificar ambas medias ondas de una onda sinusoidal, el rectificador de onda completa utiliza dos diodos, uno para cada media onda. También se utiliza un transformador con un devanado secundario con toma central.
El rectificador de onda completa es como dos rectificadores de media onda conectados entre sí. La siguiente imagen muestra un circuito rectificador de onda completa.
El funcionamiento de este circuito es fácil de entender medio ciclo a medio ciclo.
Considere el primer medio ciclo., si el punto A es positivo con respecto a C. En este momento, D1 tiene polarización directa y D2 tiene polarización inversa. Por lo tanto, durante este medio ciclo, sólo la mitad superior del devanado secundario del transformador transporta corriente. Esto crea un voltaje de carga positivo a través de la resistencia de carga.
Durante el próximo medio ciclo, la polaridad del voltaje de la fuente se invierte. Ahora el punto B es positivo con respecto a C. Esta vez D2 está sesgado en dirección directa y D1 está sesgado en dirección inversa. Como puede ver, sólo la otra mitad del devanado secundario del transformador transporta corriente. Como antes, esto crea un voltaje de carga positivo a través de la resistencia de carga.
Como resultado, la corriente de carga rectificada fluye en ambas medias ondas, que es lo que obtenemos Señal de onda completa sobre la carga.
Valor CC de una señal de onda completa
Debido a que el rectificador de onda completa produce una salida durante ambas medias ondas, tiene el doble de períodos positivos que la señal de media onda. Esto significa que el valor DC o promedio es el doble:
El valor medio de la señal durante un ciclo se calcula mediante la siguiente fórmula:
Esta ecuación nos dice que el valor de CC de una señal de onda completa es aproximadamente el 63,6% 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 onda completa con un voltímetro de CC, la lectura será el valor de CC promedio.
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. Entonces, el voltaje de salida es 0,7 V menor que el voltaje de salida máximo ideal.
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, el diodo D1 tiene polarización directa para que el condensador 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 el diodo.
Cuando se apaga el diodo, 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 máximo, el diodo D2 conduce brevemente y carga el condensador nuevamente.
al valor máximo.
Desventajas
Una de las desventajas de este diseño de rectificador de onda completa con toma central es la necesidad de un transformador. Devanado secundario con grifo central.. Sin embargo, con la rectificación de alta potencia, el costo y el tamaño de dichos transformadores aumentan significativamente. Por esta razón, el diseño del rectificador de toma central sólo se utiliza en aplicaciones de baja potencia.
Otra desventaja es que debido al grifo central Sólo la mitad del voltaje secundario se utiliza para la rectificación..
Para superar estos inconvenientes, se conectan cuatro diodos en una configuración de «puente» para crear un puente rectificador de onda completa, como se explica en el siguiente tutorial.
El Rectificador de Onda Completa
Aunque el rectificador de onda media se utiliza en algunas aplicaciones de baja potencia como detector de señal y pico, rara vez se utiliza en rectificación de potencia. El rectificador más utilizado en el campo de la rectificación de potencia es el rectificador de onda completa.
El Rectificador de Onda Completa
Para rectificar ambos semiciclos de una onda sinusoidal, el rectificador de onda completa utiliza dos diodos, uno para cada mitad del ciclo. También utiliza un transformador con un devanado secundario común.
El rectificador de onda completa es como dos rectificadores de onda media uno detrás del otro. La operación de este circuito se entiende fácilmente un semiciclo a la vez.
En la primera mitad del ciclo, cuando el punto A es positivo con respecto al punto C, el diodo D1 se polariza directamente y el diodo D2 se polariza inversamente. Esto produce una tensión positiva en la carga a través de una resistencia de carga.
En la siguiente mitad del ciclo, la polaridad de la fuente se invierte. En este caso, el punto B es positivo con respecto al punto C, de modo que el diodo D2 se polariza directamente y el diodo D1 se polariza inversamente. Esto también produce una tensión positiva en la carga a través de la resistencia de carga, como antes.
Como resultado, la corriente rectificada fluye durante ambos semiciclos, lo que nos da una señal de onda completa a través de la carga.
Valor DC de una Señal de Onda Completa
Dado que el rectificador de onda completa produce una salida durante ambos semiciclos, tiene el doble de ciclos positivos que la señal de onda media. Por lo tanto, el valor DC o promedio también es el doble.
La ecuación para calcular el valor DC promedio de una señal de onda completa es:
Vdc = Vp / π
Esta ecuación nos dice que el valor DC de una señal de onda completa es aproximadamente el 63.6% del valor pico. Por ejemplo, si el pico de la señal de onda completa es de 10V, la tensión DC será de 6.36V.
Frecuencia de Salida
Como el rectificador de onda completa invierte cada semiciclo negativo, la frecuencia de salida es el doble de la frecuencia de entrada.
Por ejemplo, si la frecuencia de línea es de 60Hz, la frecuencia de salida será de 120Hz.
Filtrado de la Salida del Rectificador
La salida que obtenemos de un rectificador de onda completa es una tensión continua pulsante que aumenta a un máximo y luego disminuye a cero. Para obtener una tensión continua constante y estable, necesitamos filtrar la señal de onda completa.
Una forma de hacer esto es conectar un capacitor, conocido como capacitor de suavizado, a través de la resistencia de carga. Inicialmente, el capacitor está descargado. Durante el primer cuarto de ciclo, el diodo D1 se polariza directamente, por lo que el capacitor comienza a cargarse. La carga continúa hasta que la entrada alcanza su valor máximo, momento en el que la tensión del capacitor es igual a Vp.
Luego, el capacitor se descarga a través de la resistencia de carga hasta que la próxima señal pico llega, momento en el que se recarga nuevamente.
Uno de los inconvenientes de este diseño de rectificador de onda completa de centro-tap es la necesidad de un transformador con un devanado secundario de centro-tap. En la rectificación de alta potencia, el costo y el tamaño de estos transformadores aumentan considerablemente. Es por eso que el diseño de rectificador de centro-tap solo se ve en aplicaciones de baja potencia.
Otro inconveniente es que, debido al centro-tap, solo la mitad de la tensión secundaria se utiliza para la rectificación. Para superar estos inconvenientes, se conectan cuatro diodos juntos en una configuración de «puente» para producir un Rectificador de Puente de Onda Completa.
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