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8/17/2019 Funcionamiento de una fuente de alimentación conmutada III. Rectificador y condensador.pdf
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Funcionamiento de una fuente de alimentaciónconmutada III. Rectificador y condensadorContinuamos explicando el funcionamiento de una fuente de alimentación conmutada o SMPS.
En el primer artículo, Cómo funcionan las fuentes de alimentación conmutadas I, vimos la descripción
general.
En el post anterior, Funcionamiento de una fuente de alimentación conmutada II. Filtro EMC,
explicaba la etapa de filtro de red.
En este artículo se explicar la etapa de rectificación ! el condensador, donde la corriente alterna se
convierte en continua.
El diodo
Para convertir la corriente alterna en continua, necesitamos de un componente semiconductor, es decir
"ue de#a pasar la corriente solo ba#o unas determinadas condiciones.
$istintos tipos de diodos rectificadores
%n diodo se compone, bsicamente, de dos cristales de silicio conectados entre sí. Estos cristales tienen
características especiales &"ue de momento no explicar' para no extenderme demasiado( "ue
)nicamente permiten el paso de electrones en un sentido.
*racias a esta característica, podemos eliminar todos los semiciclos negativos o positivos de una
corriente alterna.
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Ms información sobre el diodo en +iipedia.
El puente rectificador
-os diodos pueden conectarse de forma "ue inviertan el signo de uno de los semiciclos. $e esta forma,en ve de eliminar un semiciclo, se consigue aprovec/ar, para sacar el mximo rendimiento de la
corriente de entrada.
Puentes rectificadores integrados en un solo encapsulado
Este tipo de puentes no son ms "ue con#untos de cuatro diodos encapsulados en un mismo
componente, lo "ue facilita la fabricación, ! la disipación de la temperatura.
Es fcil encontrar circuitos donde el puente rectificador est formado por diodos individuales. El
funcionamiento el'ctrico es id'ntico.
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Puente rectificador formado por diodos individuales
Ms información sobre el puente rectificador en +iipedia.
El condensador electrolítico%n condensador es, bsicamente, un componente fabricado a base de capas conductoras separadas por
un elemento aislante. -as capas estn mu! cerca unas de otras, lo "ue permite "ue los electrones, al
tener carga negativa, se vean atraídos por la capa con carga positiva.
Condensadores electrolíticos de aluminio
Este comportamiento /ace "ue el condensador se convierta en una especie de batería con mu! poca
carga. 0l aplicar corriente, el condensador se carga, ! al desconectarlo, se descarga a trav's de los
componentes conectados.
Ms información sobre el condensador electrolítico en +iipedia.
La etapa rectificador-condensadorPara entender me#or el comportamiento de la corriente, lo ilustraremos con las siguientes formas de
onda1
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Fig. 2 3 Formas de onda
En la figura 1A puedes ver la forma de onda sinusoidal típica de la corriente alterna &debo matiar "ue
los dibu#os no tienen la forma exacta de una onda senoidal perfecta(. $urante la mitad del tiempo la
corriente se desplaa en un sentido, ! en la otra mitad lo /ace en el sentido contrario.
Cuando conectamos un diodo en serie con la corriente, en su salida encontraremos la onda "ue apareceen la figura 1B. 4emos eliminado el semiciclo negativo de la onda anterior.
%tiliando un puente rectificador conseguimos aprovec/ar la corriente de los dos semiciclos. -a onda
de salida ser parecida a la de la figura 1.
En el primer caso &1B( /ablamos de un rectificador de media onda, por"ue perdemos la mitad de la
onda. En el segundo &1( decimos "ue es un rectificador de onda completa.
0l a5adir un condensador a la salida del diodo, amortiguamos la onda, debido a "ue el condensador se
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carga mientras la onda asciende, ! se descarga lentamente cuando desciende.
Fig. 6 3 7ectificador de media onda, formado por un diodo ! un condensador
Como puedes ver en la figura !, en el semiciclo positivo el diodo de#a pasar corriente ! el condensador
se carga, mientras "ue durante el semiciclo negativo el diodo no conduce, ! el condensador de#a salir su
carga. Como /abrs deducido, se trata de un rectificador de media onda.
-a onda de salida corresponde a la figura 1", donde se aprecia cómo se suavia la caída de la onda
gracias a la descarga del condensador.
Fig. 8 3 Puente rectificador de onda completa, con condensador electrolítico
En la figura #, /a! cuatro diodos, "ue permiten "ue durante un semiciclo la corriente pase por dos de
ellos, ! en el semiciclo contrario pase por los otros dos. 0sí es como se aprovec/a toda la corriente en
un rectificador de onda completa. El es"uema es id'ntico si se utilia un puente rectificador o cuatro
diodos individuales.
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El rectificador de media onda se utilia en algunas fuentes de alimentación de mu! poca intensidad
donde la calidad no es mu! importante, o donde se re"uiere utiliar mu! pocos componentes, !a sea
por motivos económicos o de espacio.
El condensador a la salida de un rectificador de onda completa transforma la se5al, "ue es similar a la
figura 1E. Como ves, se parece ms a una corriente continua "ue usando un rectificador de media onda.
Como la caída es ms corta, se puede utiliar un condensador de menor capacidad, /aciendo el circuitoms barato ! compacto.
El ri$ado
Como /abrs adivinado, realmente no /emos convertido la corriente alterna en una verdadera corriente
continua. En una grfica, la corriente continua es una se5al totalmente /oriontal, sin altiba#os.
0 estos altiba#os le llamamos riado. Cuanto menor sea este riado, ms se parecer la se5al a una
corriente continua, ! por tanto ser de me#or calidad.
Fig. 9 3 Forma de una corriente continua con riado
4a! varias formas de reducir o eliminar el ri$ado1
• Aumentando la capacidad del condensador, la caída de la corriente es ms lenta, por lo "ue la
curva se suavia.
• Añadiendo una bobina en serie. -a bobina en serie se comporta igual "ue un condensador en
paralelo, de modo "ue se refuera este efecto.
• Utilizando un estabilizador a una tensión menor. Si a5adimos un elemento semiconductor
"ue elimine la parte alta de la onda conseguimos una corriente continua perfecta, aun"ue tendr
una tensión menor. En esta etapa de las fuentes conmutadas no se suelen utiliar estabiliadores.
Riesgos al manipular una fuente conmutada
En una fuente de alimentación conmutada, la tensión en el condensador supera los #%%&dc.
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%na ve desconectada la fuente, el condensador mantiene su carga durante un tiempo "ue puede ser
bastante largo. Esto "uiere decir "ue si tocas accidentalmente sus contactos, puedes recibir una fuerte
descarga.
-a corriente continua tiene algunos riesgos distintos a la corriente alterna. :sicamente, piensa en "ue
el condensador puede convertirse en un desfibrilador, ! una descarga podría pararte el cora$ón.
Es me#or prevenir, así "ue antes de tocar el circuito, debes descargar el condensador. ;o utilio una
lmpara incandescente de 682
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marcada, /a! "ue sustituirlo.
En circuitos ms sensibles es necesario usar otro tipo de e"uipos, como los medidores de E'R
&resistencia serie e"uivalente(. %n condensador de#a circular la corriente alterna a trav's su!o.
In!ectando corriente alterna de alta frecuencia ! midiendo la resistencia "ue presenta se puede conocer
la calidad del condensador. Si un condensador aparenta tener su capacidad nominal, pero la ES7 es
ma!or de varios o/mios, se recomienda reemplaarlo.
En los casos en "ue el condensador est mu! deteriorado, suele verse la tapa superior abultada o
agrietada. Si es así, no /ace falta medir el componente. $ebe ser sustituido directamente.
Condensadores /inc/ados
Con un osciloscopio es fcil diagnosticar el estado del condensador. Como puedes ver en las siguientes
imgenes, se aprecia perfectamente el cambio en el riado.
7iado debido a un condensador averiado
http://fidestec.com/blog/wp-content/uploads/2015/01/onda-condensador-averiado.jpghttp://fidestec.com/blog/wp-content/uploads/2015/01/condensadores-hinchados.jpg
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Se5al despu's de cambiar el condensador
4a! dos posibles causas de averías provocadas por los diodos1
•
%no o varios diodos cortados. @o /a! tensión a la salida de los diodos. Se puede comprobarfcilmente cada diodo con un multímetro.
• %no o varios diodos cruzados. 0 la salida de los diodos /abr corriente alterna. Este caso es ms
raro, ! si sucede /abr "ue sustituir los diodos, ! tambi'n los componentes "ue funcionan en
corriente continua, como el condensador, el circuito integrado de control, etc.
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