EL DIODO FILTROS Y RECTIFICACIÓN 2015-1 Prof. Gustavo Patiño. M.Sc. Ph.D MJ 12- 14 16-04-2015.

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1 EL DIODO FILTROS Y RECTIFICACIÓN 2015-1 Prof. Gustavo Patiño. M.Sc. Ph.D MJ 12- 14 16-04-2015

2 Fig. 3.36 Block diagram of a dc power supply. TRANSFORMACIÓN AC/DC Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

3 DIODOS RECTIFICADORES Rectificación de media onda. Con dos diodos y transformador con derivación central. Con puente de diodos (4 diodos). Rectificación de onda completa. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

4 Fig. 3.3 (a) Rectifier circuit. (b) Input waveform. (c) Equivalent circuit when (d) Equivalent circuit when v 1  0 (e) Output waveform. RECTIFICACIÓN DE MEDIA ONDA

5 Fig. 3.37 (a) Half-wave rectifier. (b) Equivalent circuit of the half-wave rectifier with the diode replaced with its battery-plus- resistance model. (c) transfer characteristic of the rectifier circuit. (d) Input and output waveforms, assuming that r D  R. RECTIFICACIÓN DE MEDIA ONDA (2)

6 Fig. 3.38 Full-wave rectifier utilizing a transformer with a center-tapped secondary winding. (a) Circuit. (b) Transfer characteristic assuming a constant-voltage-drop model for the diodes. (c) Input and output waveforms. RECTIFICACIÓN DE ONDA COMPLETA

7 Fig. 3.39 The bridge rectifier: (a) circuit and (b) input and output waveforms. RECTIFICACIÓN DE ONDA COMPLETA (2): PUENTE DE DIODOS

8 CIRCUITO RECTIFICADOR CON FILTRO  La naturaleza pulsante del voltaje de salida producido por los circuitos rectificadores estudiados anteriormente, los hace inapropiados como fuentes DC para circuitos electrónicos.  Por lo tanto es necesaria la inclusión de un circuito que se encargue de reducir la variación del voltaje de salida.  Para ello se hace uso de un filtro, llamado así ya que su efecto puede entenderse como un filtro paso-bajo. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

9 CIRCUITO RECTIFICADOR CON FILTRO (2) Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

10 CIRCUITO RECTIFICADOR CON FILTRO (3)  Operación Básica  Sea la entrada v i una señal sinusoidal con un valor pico V p y con la suposición de que el diodo es ideal.  A medida que v i se hace positivo, el diodo conduce y el condensador se carga de modo que v o = v i.  Esta situación continúa hasta que v i llega a su valor pico V p.  Después del pico, a medida que v i decrece el diodo se polariza inversamente y el voltaje de salida permanece constante al valor de V p. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

11 CIRCUITO RECTIFICADOR CON FILTRO (4)  Considere una situación más práctica donde una resistencia de carga se conecta en paralelo con el condensador C, como se describe en la figura 3.41.  En este caso, el condensador se carga al valor pico de la entrada V p conforme el voltaje de entrada v i alcanza su valor máximo.  Cuando v i comienza a decrecer el diodo no conduce (queda polarizado inversamente), el condensador se descarga a través de R y por tanto v o decae exponencialmente con una constante de tiempo RC. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

12 Fig. 3.41 Voltage and current waveforms in the peak rectifier circuit with CR  T. The diode is assumed ideal. VrVr VpVp vovo iLiL VrVr

13 CIRCUITO RECTIFICADOR CON FILTRO (5)  Observe que para evitar que el voltaje se reduzca demasiado durante la descarga del condensador, se selecciona un valor para C de modo que la constante de tiempo RC sea mucho mayor que el intervalo de descarga. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

14 CIRCUITO RECTIFICADOR CON FILTRO (6)  Cuando el valor RC >> T (periodo), el valor V r es pequeño y el voltaje DC de salida permanece casi constante.  Del mismo modo, la corriente i L permanece casi constante y su componente de DC está dada por: Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

15 CIRCUITO RECTIFICADOR CON FILTRO (7)  Una análisis más preciso indica que para el caso de v o, su valor promedio está dado por:  Con estas observaciones a mano, ahora obtenemos expresiones para V r y para los valores promedio y pico de la corriente del diodo. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

16 CIRCUITO RECTIFICADOR CON FILTRO (8)  Durante el intervalo de corte del diodo:  Al terminar el intervalo de descarga, se tiene:  Como RC >> T, se usa la aproximación  Para obtener:

17 CIRCUITO RECTIFICADOR CON FILTRO (9)  Reemplazando en el paso anterior:  Analizando ahora la corriente que circula por el diodo, se encuentra que su valor promedio durante la ejecución es mucho mayor que la corriente de carga de DC. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

18 EJEMPLO EN PSPICE Rectificador con Filtro V 1 0 sin(0V 12V 50HZ) D 1 2 D1N4148 C 2 0 10uic=0 R 2 0 1k.lib eval.lib.tran 10u 100m 0 10u.probe.end Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

19 EJEMPLO EN PSPICE (..CONT) Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1

20 APORTE DEL ESTUDIANTE  Para el estudiante:  En tu tiempo extra-clase, de qué manera puedes complementar el contenido dado en esta clase ?  Qué información adicional complementa y ayuda a comprender mejor el contenido de estas diapositivas ?  Qué preguntas te surgen de esta clase?  Qué respuestas le das a dichas preguntas?  Busca más bibliografía e información adicional que complemente tus respuestas y el contenido de esta clase.  Consulta oportunamente al profesor del curso para complementar tus respuestas y resolver tus dudas restantes. Electrónica Análoga I. Facultad de Ingeniería. Universidad de Antioquia. 2015-1