Rectificación 

Concepto  La rectificación consiste en convertir la corriente alterna en continua. Cualquier dispositivo que permita circular la corriente en un solo sentido podemos decir que es un rectificador. Y éste es el caso del diodo, pues únicamente cuando el ánodo esté a una tensión más positiva que el cátodo dejará pasar la corriente a su través, con el sentido convencional de ánodo a cátodo -si bien el sentido real, el de los electrones, será el contrario-.  

Media ondaUn circuito rectificador de media onda sólo rectifica la mitad de la tensión alterna presente en su entrada; es decir, cuando el ánodo sea positivo respecto al cátodo. Puede considerarse como un circuito en el que la unidad rectificadora está en serie con la tensión de entrada y la carga.  

En el circuito, cuando llega el semiciclo positivo presente en el secundario del transformador al ánodo del diodo, éste queda polarizado directamente y consecuentemente conducirá; la tensión en la salida Vs será Vs=Vmáx-0,6 V. 

Cuando llegue el semiciclo negativo del secundario al ánodo del diodo, éste quedará polarizado inversamente y no conducirá, siendo Vs muy próxima a cero

ya que siempre circulará una pequeñísima corriente inversa.    Las tensiones características vendrán dadas por las siguientes fórmulas. 

Vs=Vmáx/2   Vs media=Vmáx/PI

 Aplicaciones. Se emplean como alimentación de muchos sistemas de baja tensión y de aparatos universales, así como para proporcionar alta tensión a los osciloscopios.   

Doble ondaEl rectificador de doble onda, también denominado onda completa, está formado por dos rectificadores de media onda que funcionan durante alternancias opuestas de la tensión de entrada.  

El secundario del transformador tiene en su punto intermedio una toma conectada a masa, obteniéndose así dos tensiones iguales y desfasadas 180 grados que se aplican alternativamente a los ánodos de cada diodo. 

Cuando llega el semiciclo positivo a un diodo, al otro le llega el semiciclo negativo, con lo cual uno conduce y el otro no, y viceversa. Consecuentemente siempre habrá un diodo conduciendo, obteniéndose en la salida únicamente

semiciclos positivos.     En este circuito tenemos   

Vs=Vmáx/1,41  Vs media=2Vmáx/PI   

Aplicaciones. Se usan en sistemas de todos los equipos de comunicación, teniendo un gran rendimiento y posibilidad de proporcionar una gran gama de tensiones con corrientes moderadas. Se utilizan mucho para la carga de baterías porque así se evita el peligro de la saturación del núcleo del transformador.   

Doble onda en puenteSon cuatro rectificadores de media onda conectados en la forma indicada en el circuito.  

La tensión alterna del secundario del transformador se aplica entre las uniones de un ánodo y un cátodo de dos diodos, obteniéndose la salida en el punto de unión de dos cátodos (polo positivo) y de dos ánodos (polo negativo). 

Durante el semiciclo positivo de la señal de entrada conducen dos diodos, cerrándose el circuito de circulación de la corriente por la resistencia de carga; durante el semiciclo negativo conducirán los otros dos diodos, cerrándose el circuito también por la resistencia de carga. Así se obtiene en la salida únicamente semiciclos positivos tal como ocurría en el circuito rectificador de

doble onda anterior.    En este rectificador las fórmulas y el tipo de aplicaciones son las mismas que en el anterior, aunque debemos tener en cuenta que la tensión de salida será 0,6 voltios inferior pues al haber dos diodos conduciendo la caída de tensión será ahora de 0,6+0,6. Sin embargo, la ventaja que presenta es que el transformador no necesita toma intermedia y que la tensión inversa se reparte entre dos diodos en cada semiciclo, no sobre uno sólo como en el circuito anterior.   

Parámetros característicos de un rectificador* Corriente media directa: Es la máxima intensidad media que puede circular en sentido directo.  * Corriente de pico directa: Máxima intensidad de pico que puede circular en sentido directo en forma de impulsos periódicos.  * Máximo impulso de corriente: Es la máxima intensidad que puede circular en sentido directo en forma de impulsos no periódicos.  * Tensión inversa de pico: Máxima tensión de polarización inversa que puede ser aplicada a la unión PN de los diodos.   

FiltradoLa salida de cualquiera de los rectificadores anteriormente expuestos debe ser modificada para que se aproxime lo más posible a una corriente continua pura. Para ello se utiliza un filtro (tipo paso bajo) para así aplanar los impulsos rectificados.     

Factor de rizadoLa señal obtenida en la salida de un sistema de alimentación no es totalmente constante como sería de esperar, ya que los filtros no consiguen aplanar totalmente la señal de salida. Esta señal podemos considerarla como el resultado de superponer una corriente alterna a una corriente continua. 

  A la componente alterna de la señal rectificada se le denomina rizado. La cantidad de rizado que aparece a la salida de un filtro se expresa por un coeficiente que recibe el nombre de factor de rizado, el cual es igual a la relación existente entre el valor eficaz de la tensión de rizado y la tensión continua de salida (Vs media). Se suele expresar en tanto por ciento, y podemos considerar óptima (siempre dependiendo de las aplicaciones) una señal de salida con un factor de rizado menor del 10%.  

  Por tanto, el factor de rizado responde a la fórmula  (%) Fr=100xVr/Vs media  La tensión de rizado Vr dependerá del tipo de rectificador utilizado, media o doble onda, y del filtro empleado. 

   Filtro a condensador en el rectificador de media onda

El condensador en los filtros paso bajo va en paralelo con el rectificador y la carga. Su capacidad debe ser grande para que la reactancia que presente sea

mucho menor que la resistencia de la carga.     En el semiciclo positivo de la señal de salida del transformador el diodo conduce, cerrándose así el circuito y haciendo que el condensador se cargue a una tensión muy próxima a la tensión de pico de salida del secundario del transformador. Debe elegirse con gran cuidado el diodo y el condensador para evitar que cuando el condensador se encuentre totalmente descargado, el primer pico de corriente sea excesivamente grande y dañe al diodo.  

  Durante el semiciclo negativo de la señal de salida del transformador el diodo no conduce, comportándose prácticamente como un circuito abierto. El condensador se descargará sobre la resistencia hasta que empiece un nuevo semiciclo positivo en el secundario del transformador, volviendo a cargarse el condensador en cuanto la tensión de entrada supere a la que conserva entre sus extremos el condensador. 

  En ese momento el condensador volverá a recuperar la carga perdida hasta alcanzar el valor de pico de la tensión de entrada, y así sucesivamente se vuelve

a repetir el suceso.     La magnitud del segundo pico de corriente, y los sucesivos, son bastante inferiores al primero y dependerán de la carga que aun conserve el condensador y también de la capacidad del mismo.  

  Podemos observar en el osciloscopio que ya no existe vacío en la señal entregada por el rectificador sin filtro, resultando así la señal más plana. Aumentando la capacidad del condensador, la inclinación de la descarga sería menor y con ello disminuiría el factor de rizado; sin embargo, tal capacidad no puede aumentarse en exceso porque el impulso de corriente que se produciría en el instante de inicio de la carga alcanzaría una intensidad capaz de dañar al diodo.  

   Filtro a condensador en el rectificador de doble onda

En este caso, el efecto producido por el condensador es el mismo, pero el tiempo de descarga se reduce a la mitad y consecuentemente la magnitud de los

impulsos de corriente disminuye.       La tensión de salida del circuito y la corriente serán idénticas a las obtenidas en el rectificador de media onda; ahora bien, al ser el doble la frecuencia de los semiciclos que llegan al condensador, la tensión de rizado será menor y se

obtendrá una tensión más constante.        

Filtro en PI con resistenciaLa particularidad de este filtro es que lleva dos condensadores de filtro, unidos

por una resistencia que también podría ser una bobina.     La carga y descarga del primer condensador produce un efecto como en el rectificador de media o doble onda con filtro a condensador. La resistencia entre

ambos condensadores hace que se aplane aun más la señal, llegándole al segundo condensador una corriente relativamente constante. Por último, la carga y descarga de este último condensador, debido a la componente alterna, aplana todavía más las fluctuaciones y a la carga llegará una corriente continua

relativamente pura.     Estos filtros no son buenos porque, debido a la caída de tensión en la resistencia, disminuirá la tensión en la salida del circuito y es muy posible que ésta sea insuficiente. Se emplean únicamente cuando la corriente demandada sea pequeña (consecuentemente la caída de tensión será despreciable en la resistencia entre condensadores). Tal es el caso dado, por ejemplo, en la alimentación de alta tensión en los tubos de rayos catódicos en los que se necesita una alta tensión con una baja corriente.