APLICACIONES CON DIODOS

RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA

Debido a su capacidad de conducir corriente en una dirección e impedir el paso

de corriente en la dirección opuesta, los diodos se utilizan en circuitos

denominados rectificadores que convierten voltaje de ca en voltaje de cd. Los

rectificadores se encuentran en todas las fuentes de alimentación cd que

operan a partir de una fuente ca.

Figura 1: Rectificador de media onda.

La figura 1 muestra el proceso denominado rectificador de media onda. Una

fuente de ca está conectada a un resistor de carga a través de un diodo.

Cuando la onda senosoidal de entrada se hace positiva, el diodo se polariza en

directa y conduce corriente al resistor de carga. La corriente produce un voltaje

en la carga que tiene la misma forma que el medio ciclo positivo del voltaje de

entrada.

Cuando el voltaje de entrada se hace negativo durante la segunda mitad de su

ciclo, el diodo se polariza en inversa. No hay corriente, así que el voltaje en el

resistor es 0V.

El resultado neto es que sólo los medios ciclos positivos del voltaje de entrada

de ca aparecen en la carga, haciendo que la salida sea un voltaje de cd con

variaciones.

Valor promedio de la salida de media onda

El valor promedio (cd) de la salida rectificada de media onda se determina

calculándole área bajo la curva durante un ciclo completo.

Vcd = (Vpi - VB)/π

El valor promedio es el valor que se leería en un voltímetro.

Voltaje inverso máximo

El máximo de voltaje inverso, llamado algunas veces voltaje de pico inverso

(VPI), tiene lugar en el pico del semiciclo negativo del ciclo de entrada, cuando

el diodo está polarizado en inversa.

VPI = Vpi

RECTIFICADORES DE ONDA COMPLETA

El tipo de rectificador mas usado en fuentes de alimentación cd es el de onda

completa.

El rectificador de onda completa permite corriente unidireccional hacia la carga

durante todo el ciclo de entrada.

En virtud de que el número de ciclos positivos que constituyen el voltaje

rectificado de onda completa es el doble que el del voltaje de media onda,

entonces el valor promedio de un voltaje rectificado de onda completa es el

doble del de media onda.

Vcd = 2(Vpi - VB)/π

Rectificador de onda completa acoplado a transformador con derivación

central

El rectificador de onda completa acoplado a transformador con derivación

central usa dos diodos conectados al secundario del transformador con

derivación central. La señal de entrada acopla a través del transformador al

secundario con derivación central. La mitad del voltaje del secundario total

aparece entre el punto de derivación central y cada uno de los extremos del

devanado secundario.

Figura 2: Rectificador de onda completa acoplado a transformador con derivación

central.

Para un semiciclo positivo de voltaje de entrada, se polariza en directa el diodo

superior D1 y polariza en inversa al diodo inferior D2. La trayectoria de la

corriente es a través del diodo D1 y del resistor de carga.

Para un semiciclo negativo de voltaje de entrada, se polariza en directa el diodo

superior D2 y polariza en inversa al diodo inferior D1. La trayectoria de la

corriente es a través del diodo D2 y del resistor de carga.

Debido a que la corriente de salida durante ambos medio ciclos, positivo y

negativo, de la entrada fluye en la misma dirección a través de la carga, el

voltaje desarrollado a través del resistor de carga es uno de cd rectificado de

onda completa.

Voltaje de salida en onda completa con derivación central

V0 = V2/2 - VB

Voltaje pico inverso (VPI)

Cada diodo en el rectificador de onda completa está alternamente polarizado

en directa y después en inversa. El voltaje inverso máximo que cada diodo

puede soportar es:

VPI = 2Vpo + VB

Rectificador de onda completa tipo puente

El rectificador tipo puente usa 4 diodos.

Figura 32: Rectificador de onda completa tipo puente.

Cuando el ciclo de entrada es positivo, los diodos D1 y D3 se polarizan en

directa y conducen corrientes. A través de RL se desarrolla un voltaje

semejante al del semiciclo positivo de la entrada. Durante este tiempo, los

diodos D2 y D4 se polarizan en inversa.

Cuando el ciclo de entrada es negativo, los diodos D2 y D4 se polarizan en

directa y conducen corrientes en la misma dirección de RL como durante el

semiciclo positivo, los diodos D1 y D3 se polarizan en inversa. Como resultado,

en RL aparece un voltaje de salida rectificado de onda completa.

Voltaje de salida del puente

V0 = V2 - 2VB

Voltaje pico inverso (VPI)

El voltaje pico inverso a través de cada diodo polarizado en inversa es:

VPI = Vpo + VB

La tasa de VPI para los diodos en el puente es menor que la requerida para la

configuración con derivación central.

LIMITADORES

Circuitos que tienen la habilidad de recortar una porción de la señal de

entrada sin distorsionar la parte restante de la forma de onda alternante.

Cuando la señal de entrada se hace positiva, el diodo se polariza en directa.

Como el cátodo se encuentra a potencial de tierra (0V), el ánodo no puede

exceder el voltaje de barrera. Cuando la entrada regresa abajo del voltaje de

barrera del diodo, este se polariza en inversa y aparece como circuito abierto.

El voltaje es parecido a la parte negativa de la entrada, pero con una magnitud

determinada por el divisor de voltaje de RS y RL

V0 = (RL/RS + RL) Vi

Ajuste del nivel de limitación

El nivel al cual se limita un voltaje de señal puede ajustarse agregando un

voltaje de polarización en serie con el diodo.

El voltaje V0 = VR + VB

Si el voltaje de polarización sube o baja, consecuentemente el nivel de

limitación cambia.

SUJETADORES

El objetivo del sujetador es sumar un nivel de cd a una señal de ca.

Cuando la entrada se hace inicialmente negativa, el diodo se polariza en

directa, permitiendo que el capacitor se cargue hasta cerca del pico de la

entrada (Vpi – VB). Justamente arriba del pico negativo, el diodo se polariza en

inversa a causa de que el cátodo se mantiene cerca de Vpi – VB por la carga del

capacitor. El capacitor solo puede descargarse a través de la alta resistencia de

RL.