anexos a circuitos con diodos

8/16/2019 Anexos a Circuitos Con Diodos

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ANEXOS A CIRCUITOS CON DIODOS

Fuentes de alimentación

¿ Que ocurre cuando se quiere alimentar un aparato cualquiera ?

VL tiene que ser continua en la mayoría de los casos, por eso se alimenta en

continua, un circuito típico sería algo así:

En medio del circuito tenemos transistores para amplificar, etc...Pero al final se

tiene que alimentar en continua.

Lo más fácil sería alimentar con pilas, pero esto es caro por esa ra!n "ay que

construir algo que nos de energía más #arata, esto es, una $uente de %limentaci!n

que coge &&' V del enc"ufe y transforma la alterna en continua a la salida.


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(enemos que dise)ar la $uente de %limentaci!n. Partimos de una senoidal del

enc"ufe.

El periodo (, si tenemos &&' V y *' +:

- tenemos que reducir de V a & V en continua, esto es, primero

necesitamos un transformador que reduca la tensi!n

El transformador de entrada

Transformador elevador

Transformador reductor

http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina2.htm#Transformador%20elevadorhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina2.htm#Transformador%20reductorhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina2.htm#Transformador%20reductorhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina2.htm#Transformador%20elevador


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Efecto sobre la corriente

La tensi!n de la red es demasiado ele/ada para la mayor parte de los dispositi/os

empleados en circuitos electr!nicos, por ello generalmente se usan un

transformador en casi todos circuitos electr!nicos. Este transformador reduce la

tensi!n a ni/eles inferiores, más adecuados para su uso en dispositi/os comodiodos y transistores.

0n transformador es un con1unto de c"apas de "ierro muy 1untas que tienen dos

arrollamientos, uno a cada lado del conglomerado de c"apas de "ierro.

2osotros para tra#a1ar so#re el papel usaremos esta sim#ología:

La #o#ina iquierda se llama 3%rrollamiento Primario3 y la derec"a se llama

3arrollamiento secundario3. El n4mero de /ueltas en el arrollamiento primario es

2 y el del arrollamiento secundario 2&.Las rayas /erticales entre los

arrollamientos primario y secundario indican que el conductor está enrollado

alrededor de un n4cleo de "ierro.

La relaci!n entre el n4mero de /ueltas y la tensi!n es:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina2.htm#Efecto%20sobre%20la%20corrientehttp://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina2.htm#Efecto%20sobre%20la%20corriente


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Transformador elevador

5uando el arrollamiento secundario tiene más /ueltas que el arrollamiento

primario 62& 7 28, la tensi!n del secundario es superior a la del primario

6V&7V8, es decir, 2& 2 es mayor que 62& 2 7 8. Por lo tanto si 2& tiene el

triple de /ueltas que 2, la tensi!n en el secundario será el triple que la tensi!n en

el primario.

% la /e que ele/ador de tensi!n este transformador es 39eductor de 5orriente3.

Transformador reductor

5uando el arrollamiento secundario tiene menos /ueltas que el arrollamiento

primario 62& 28, se induce una tensi!n menor en el secundario de la que "ay

en el primario. En este caso 2& 2sería menor que 62& 2 8.

E!E"#$O:

Por cada ; espiras en 2 "ay espira en 2&.

Esta formula se cumple para V y V& eficaces. 5omo se "a /isto, "a "a#ido una

reducci!n muy grande.


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% este tipo de transformador se le llama 3(ransformador 9eductor3 6de tensi!n se

entiende8. % la /e que reductor es ele/ador de corriente tam#i


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Por lo tanto nos quedaría:

@ al final tenemos esta ecuaci!n:

Rectificador de media onda

Este es el circuito más simple que puede con/ertir corriente alterna en corriente

continua. Este rectificador lo podemos /er representado en la siguiente figura:

Las gráficas que más nos interesan son:


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Aurante el semiciclo positi/o de la tensi!n

del primario, el #o#inado secundario tieneuna media onda positi/a de tensi!n entre sus

eBtremos. Este aspecto supone que el diodo

se encuentra en polariaci!n directa. =inem#argo durante el semiciclo negati/o de latensi!n en el primario, el arrollamiento

secundario presenta una onda sinusoidal

negati/a. Por tanto, el diodo se encuentra polariado en in/ersa.

La onda que más interesa es VL, que es la quealimenta a 9 L. Pero es una tensi!n que no

tiene partes negati/as, es una 3(ensi!n

5ontinua Pulsante3, y nosotros necesitamosuna 3(ensi!n 5ontinua 5onstante3.

%naliaremos las diferencias de lo que

tenemos con lo que queremos conseguir.

Lo que tenemos a"ora es una onda peri!dica, y toda onda peri!dica se puede

descomponer en 3=eries de $ourier3.

Lo ideal sería que solo tu/i


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El /alor medio de esa onda lo calcularíamos colocando un /oltímetro en la 9 L, si

lo calculamos matemáticamente sería:

@ este sería el /alor medio que marcaría el /oltímetro. 5omo "emos /isto

tenemos que eliminar las componentes alternas de las componentes de $ourier.

En estos caso "emos usaremos la C aproBimaci!n o la &C aproBimaci!n.

Por 4ltimo diremos que este circuito es un rectificador porque 39ectifica3 o corta

la onda que teníamos antes, la recorta en este caso de1ándonos solo con la parte positi/a de la onda de entrada.

Simulación

Es un simulador de un rectificador de media onda con un diodo.

En el apartado Aatos podemos introducir los /alores de la tensi!n de entrada, la

relaci!n de espiras, la frecuencia y la resistencia de carga. En los apartados

3%proBimaci!n y (ipo3 elegimos el tipo de diodos que queremos para la

simulaci!n.

5ada /e que metamos nue/os datos, tenemos que pulsar la tecla 35alcular3 para

/er los nue/os resultados.

(am#i


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Rectificador de onda com%leta con &

diodos

La siguiente figura muestra un rectificador de onda completa con & diodos:

Ae#ido a la coneBi!n en el centro del de/anado secundario, el circuito esequi/alente a dos rectificadores de media onda.


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El rectificador superior funciona con el

semiciclo positi/o de la tensi!n en el

secundario, mientras que el rectificadorinferior funciona con el semiciclo negati/o

de tensi!n en el secundario.

Es decir, A conduce durante el semiciclo

positi/o y A& conduce durante el semiciclonegati/o.

%sí pues la corriente en la carga rectificada

circula durante los dos semiciclos.

En este circuito la tensi!n de carga VL,como en el caso anterior, se medirá en la

resistencia 9 L.

%plicamos $ourier como antes.

%"ora la frecuencia es el do#le que la de antes y el pico la mitad del anterior

caso. %sí la frecuencia de la onda de salida es & /eces la frecuencia de entrada.


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@ el /alor medio sale:

Simulación

Es un simulador de un rectificador de onda completa con dos diodos. En el

apartado Aatos podemos introducir los /alores de la tensi!n de entrada, la

relaci!n de espiras, la frecuencia y la resistencia de carga.

En los apartados 3%proBimaci!n y (ipo3 elegimos el tipo de diodos que

queremos para la simulaci!n.

5ada /e que metamos nue/os datos, tenemos que pulsar la tecla 35alcular3 para


(am#i


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Rectificador de onda com%leta en %uente

En la figura siguiente podemos /er un rectificador de onda completa en puente:

Fediante el uso de G diodos en /e de &, este dise)o elimina la necesidad de la

coneBi!n intermedia del secundario del transformador. La /enta1a de no usar

dic"a coneBi!n es que la tensi!n en la carga rectificada es el do#le que la que se

o#tendría con el rectificador de onda completa con & diodos.

Las gráficas tienen esta forma:


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Aurante el semiciclo positi/o de la tensi!n dela red, los diodos A y A conducen, esto da

lugar a un semiciclo positi/o en la resistencia

de carga.

Los diodos A& y AG conducen durante elsemiciclo negati/o, lo que produce otro

semiciclo positi/o en la resistencia de carga.

El resultado es una se)al de onda completa en

la resistencia de carga.

+emos o#tenido la misma onda de salidaVL que en el caso anterior.

La diferencia más importante es que la

tensi!n in/ersa que tienen que soportar losdiodos es la mitad de la que tienen que

soportar los diodos en un rectificador de onda

completa con & diodos, con lo que se reduce

el coste del circuito.

Es un simulador de un rectificador de onda completa con un puente de diodos. En

el apartado Aatos podemos introducir los /alores de la tensi!n de entrada, la

relaci!n de espiras, la frecuencia y la resistencia de carga.

En los apartados 3%proBimaci!n y (ipo3 elegimos el tipo de diodos que

queremos para la simulaci!n.

5ada /e que metamos nue/os datos, tememos que pulsar la tecla 35alcular3 para


(am#i


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Rectificador de media onda con filtro %or

condensador

A%ro'imaciones

Intensidades

Pero antes de empear a "acer cálculos /amos a /er un concepto.

Primeramente /amos a /er ese circuito sin 5. En este caso la forma de onda de la

intensidad es igual a la tensi!n en la resistencia.

El o#1eti/o del 5 es des/iar parte de la corriente por


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Para que esto ocurra tenemos que /er la impedancia equi/alente del condensador,

y /er así como afectan los diferentes /alores de la frecuencia a esta impedancia.

5omo se /e, el /alor de frecuencia más pro#lemático es el de *' +, ya que es el

que más depende de la capacidad, y por lo tanto el que tiene un mayor /alor de la

impedancia. =i se consigue que a la frecuencia de *' + tengamos un /alor

acepta#le de la impedancia, para el resto de las frecuencias funcionará #ien.

Las ondas que tendríamos con y sin 5 serán estas, comparadas con la onda delsecundario:


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%l a)adir el 5 "ay modificaciones en el comportamiento del circuito. Veamos los pasos que se dan:

• Hnicialmente el 5 es un cortocircuito, y al enc"ufar el circuito a la red es 5

se carga de ' a VP&. =e cargará la ritmo del transformador porque el diodo

es ideal, con lo que es un cortocircuito.

• 5uando el 5 se "a cargado del todo a VP&, a partir del /alor máBimo, el A

entra en in/ersa y de1a de conducir 6A conduce "asta VP&8, con lo que

empiea a disminuir el /alor de la tensi!n de salida.

• %"ora se descargará el 5 a tra/


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El 5 se /a descargando "asta igualarse al /alor de VL, entonces el A pasa a I2

con lo que se /uel/e a cargar "asta VP& y se repite el proceso.

Fientras el 5 se carga A conduce 6A I28 y mientras

5 se descarga A no conduce 6A I$$8.

%"ora el A está en I2 en menos tiempo que antes ylas corrientes son muy grandes porque el 5 se carga

en poco tiempo.

En poco tiempo necesita muc"a energía, por lo tanto

la intensidad es grandísima, y el resto del tiempo el Ano conduce.

La tensi!n en el A se da cuando está en I$$. El /alor

máBimo de esa tensi!n es:

% ese /alor máBimo de tensi!n en in/ersa se le llama

3(ensi!n Hn/ersa de Pico del Aiodo3.

El cálculo de HPA 63Hntensidad de Pico del Aiodo38 esmuy difícil de calcular, "ay que resol/erlo por

iteraciones y esto es muy largo por ello lo "aremos

con aproBimaciones.


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A%ro'imaciones

• () A%ro'imación *diodo ideal+

5omo se /e en el di#u1o se aproBima a rectas, lo con/ertimos en lineal.

Para calcular el /alor del riado, /emos la descarga del condensador que es una

eBponencial "asta t 6ese /alor de t lo "emos calculado anteriormente por

iteraciones8, y al final despu


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• ,) A%ro'imación

2ormalmente usaremos la C aproBimaci!n 6ideal8 o la &C aproBimaci!n.

¿ Qu< nos con/iene ? ¿ 5 6capacidades8 grandes o 5 peque)as ?

=i la 5 6capacidad8 es grande el condensador se descarga más lentamente y

tenemos menos tiempo para cargar el condensador, por lo tanto la intensidad de

pico del condensador es muy grande.

Conclusión Lo me1or es un 5 grande pero "ay que tener cuidado con el A

porque tiene que sufrir /alores de pico mayores.

9esumiendo:

Intensidades


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En la gráfica del diodo se /e que el área de arri#a y el de a#a1o son iguales, por lo

tanto. el /alor medio de la intensidad es cero, entonces: H55A H55L

5on esto el pico de intensidad que tiene que aguantar el diodo es grandísimo, el

diodo sufre muc"o

Detección de aver-as

C abierto

D abierto

Para analiar las a/erías típicas de una fuente de alimentaci!n primeramente

/amos a calcular los /alores te!ricos para el circuito de la figura:

http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina11.htm#C%20abiertohttp://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina11.htm#D%20abiertohttp://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina11.htm#C%20abiertohttp://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina11.htm#D%20abierto


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=i calculamos los /alores te!ricos de ese circuito, aplicando las formulas /istas

anteriormente, o#tenemos estos /alores:

=i se pone un polímetro en la resistencia de carga 9 L


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5on esto se podrían /er las a/erías, los e1emplos típicos son:

C abierto

=e /ería en el osciloscopio esta forma de onda 6el osciloscopio es el me1or

aparato para /er este tipo de a/erías.

Pero si no se tu/iese un osciloscopio y si un /oltímetro el /alor que tendríamos

sería:

=e /e que "ay una gran diferencia entre J.G V y '.*K V con esto se detectaría

que "ay un fallo.

D abierto

%l a#rirse un diodo un semiciclo no funciona, esto lo /emos claramente con el

osciloscopio :

=i se usa el /oltímetro se consigue este /alor de tensi!n de carga:


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La diferencia no es muy grande por lo que es difícil /er el fallo con el /oltímetro,

es me1or el osciloscopio para /er estos errores.

#roblemas

#roblema ./(

#roblema ./&

#roblema ./(

$a tensión en el secundario en la fi0ura es de &1 2rms/ Con el conmutador

en la %osición su%erior/ 3cu4l es la tensión de salida5

http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina22.htm#Problema%204.1http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina22.htm#Problema%204.2http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina22.htm#Problema%204.1http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina22.htm#Problema%204.2


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Tomar todos los valores ideales/

Solución

• #osición (

ien di#u1ado el circuito de arri#a es un circuito en puente:

• #osición &

Es un rectificador de onda completa.

#roblema ./&

Calcular Io 6 2I# %ara el circuito de la fi0ura


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Solución

anexos a circuitos con diodos

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