TEORIA Y APLICACIÓN DE LOS LOS DIODOS RECTIFICADORES Características generales El diodo rectificador es uno de los mecanismos de la familia de los diodos más sencillos. El nombre diodo rectificador deriva de su aplicación, la cual reside en separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna. Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la corriente eléctrica. ero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa; con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido. !urante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores" la frecuencia má#ima en $ue realizan correctamente su func fu nció ión, n, la co corr rrie ient nte e má má#i #ima ma en $u $ue e pu pued eden en co cond nduc ucir ir en se sent ntid ido o di dire rect cto o % la lass tensiones directa e inversa má#imas $ue soportarán. Construcción de diodo rectificador Su construcción está basada en la unión & siendo su principal aplicación como rectificadores. Este tipo de diodos 'normalmente de silicio( soportan elevadas temperaturas temperaturas ')asta ')asta *++C en la unión(, siendo su resistencia mu% ba-a % la corriente en tensión inversa mu% pe$ueña. El diodo diodomás más antiguo % utilizado es el diodo rectificador $ue conduce en un sentido, pero se opone a la circulación de corriente en el sentido opuesto. plicacioness de los diodos plicacione diodos rectificadores rectificadores /na de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de alimentación; a$uí, convierten una señal de corriente alterna en otra de corriente directa. 0os diodos rectificadores se usan principalmente en" circuitos rectificadores, circuitos fi-adores, circuitos recortadores, recortadores, diodos volantes. 0os diodo 1ener se se usan en circuitos recortadores, reguladores de volta-e, referencias de volta-e. 2ipos % especificidades !ependie !epen diendo ndo de las car caract acterí erísti sticas cas de la ali alimen mentac tación ión en cor corrie riente nte alt alter erna na $u $ue e emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases. tendiendo al tipo de rectificación, pueden ser de media onda, cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente, o de onda completa, donde ambos semiciclos son aprovec)ados. Los rectificadores monofásicos monofásicos con diodos son de tres tipos:
3. !e media onda" Cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente.Es el tipo más básico de rectificador es el rectificador monofásico de media onda constituido por un 4nico diodo entre la fuente de alimentación alterna % la carga.
*. !e onda completa % punto medio" !onde ambos semiciclos son aprovec)ados. /n rectificador de onda completa convierte la totalidad de la forma de onda de entrada en una polaridad constante 'positiva o negativa( en la salida, mediante la inversión de las porciones 'semiciclos( negativas 'o positivas( de la forma de onda de entrada. 0as porciones positivas 'o negativas( se combinan con las inversas de las negativas 'positivas( para producir una forma de onda parcialmente positiva 'negativa(. 5. !e puente de 6raetz. Se trata de un rectificador de onda completa en el $ue, a diferencia del anterior, sólo es necesario utilizar transformador si la tensión de salida debe tener un valor distinto de la tensión de entrada.
4. APLICACIONES DEL DIODO RECTIFICADOR
7asta a)ora )emos visto el funcionamiento del diodo, sus características físicas, conductivas, etc. ero lo más interesante es ec)ar un vistazo a algunas de sus posibles aplicaciones.
( 892ECC:& !E 908:!! :maginemos cual$uier circuito $ue funcione con una pila. Si invertimos la polaridad de la pila 'aplicándole su polo negativo a donde debería ir el positivo % viceversa( es posible $ue el circuito se estropee. 2odos conocemos el sistema de muelles $ue llevan muc)os aparatos, como despertadores %
Diodo para protección de polaridad.
Circuito equivalente, con la pila correcta e incorrectamente colocada.
>( C9&E?:& !E !9S C:8C/:29S :&!EE&!:E&2ES odemos realizar la cone#ión de dos circuitos aislados mediante un diodo rectificador, teniendo en cuenta lo dic)o en el apartado anterior.
Dos circuitos independientes conectados mediante un diodo rectificador.
C( 8EC2:@:C!98 !E 9&! El tipo de corriente más frecuente en la vida real es la corriente alterna, por ser más fácil de transportar a largas distancias. Aa se )a visto 'en el apartado ( $ue algunas veces puede ser necesario proteger al circuito de inversiones de polaridad causadas por un despiste del usuario; por el mismo motivo puede ser necesario proteger un circuito pensado para funcionar en corriente continua de los semiciclos positivos o negativos de tensión alterna. ara conseguir esto basta con conectar el diodo en serie con el generador de alterna '% una resistencia en paralelo a ambos(, obteniéndose el siguiente circuito"
Circuito rectificador de media onda.
!e esta manera conseguimos un rectificador de media onda, llamado así por$ue la tensión de salida generada '% $ue podríamos observar conectando a un osciloscopio los dos terminales $ue $uedan al aire en el circuito de arriba( es una onda $ue coincide con la de entrada en los semiciclos positivos pero $ue pasa a + en los semiciclos negativos. ara ma%or claridad se muestra la gráfica obtenida al simular este circuito con Electronics Bor=benc). 0a línea azul corresponde a la entrada, la ro-a a la salida. 9bsérvese cómo la salida pasa a valer + en cada semiciclo negativo de la entrada.
Gráfica de E/S del rectificador de media onda.
ara un ma%or rendimiento puede ser más interesante el rectificador de onda completa. Este circuito no se consigue con un 4nico diodo sino con un puente de
diodos conectados a una resistencia. 0a onda de salida generada es el valor absoluto de la de entrada, por lo $ue se genera una corriente siempre positiva 'o siempre negativa, si lo $ue nos interesa es mantener los semiciclos negativos( a la $ue podríamos llamar continua pulsante 'es continua por$ue no cambia de sentido, pero no permanece a un valor constante(. Es lo $ue se )a pretendido refle-ar en la siguiente gráfica, donde la línea azul representa los semiciclos positivos % la línea ro-a, los negativos.
Gráfica de E/S del rectificador de onda completa.
!( @:D!98 !E 2E&S:& '!ES01!98 !E &:E0( ara este circuito, además de diodo % resistencia necesitamos también un condensador. Como todo va a depender de la constante de tiempo F c, no estará de más recordar $ue F cG8C, es decir, el tiempo $ue tarda un condensador en cargarse dependerá de su capacidad % de la resistencia a la $ue esté conectado '% sin la cual el proceso de carga es imposible(. El circuito es como sigue"
Circuito fijador de tensión.
En los semiciclos positivos el diodo se comporta como un cortocircuito $ue evita $ue circule corriente por la resistencia de 3 HI; en estas condiciones el condensador se cargaría a través de la 'ba-a( resistencia interna del diodo. Si ésta vale 3+ I, como la constante de tiempo F c del condensador es igual a 8C, en este caso F c G 3+J3+KLG 3+KM s; si el generador de alterna funciona a una frecuencia de 3 N7z '% por tanto con periodo 2 igual a 3 ms(, como F cO2 el condensador tendría tiempo de sobra de cargarse antes del siguiente semiciclo. En cambio, en los semiciclos negativos el diodo se comporta como un circuito abierto $ue obliga a $ue la corriente circule por la resistencia más grande de 3 HI, con lo $ue la F c a)ora será igual a 3+ LJ3+KLG3 s; en este caso F cP2, por lo $ue el condensador no tendrá apenas tiempo de descargarse % QconservaráR la tensión a la $ue fue cargado. ara ma%or claridad se muestra la gráfica obtenida al simular este circuito con Electronics Bor=benc). 0a línea azul corresponde a la entrada, la ro-a a la salida.
Gráfca de E/S del fjador de tensión.
