Rectificador de media onda

1. Rectificador de Media
Onda
Clase 5

2. Rectificador de Media Onda
 El rectificador es uno de los circuitos básicos en los sistemas electrónicos
(junto con el amplificador y el oscilador). En términos generales su función
es convertir una señal alterna en corriente directa, figura 1; la mayoría de
las veces, la señal a rectificar es una senoidal. Existen dos tipos de
rectificadores con diodos, el de media onda y el onda completa.
𝐹𝑖𝑔𝑢𝑟𝑎 1 𝑅𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑅𝑒𝑐𝑡𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟

3. Rectificador de Media Onda
 El rectificador de media onda es aquel que al hacer la conversión de CA a
CD, por cada ciclo que se tiene a la entrada entrega a la salida solo
1
2
𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜. El circuito es muy sencillo y es como el que muestra la figura 2

4. Rectificador de Media Onda
Figura 2 Circuito Rectificador de Media Onda

5. Rectificador de Media Onda
 La señal de entrada 𝑉𝑖 es un voltaje senoidal cuyos valores son positivos para
0 ≤ 𝑡 ≤
1
2
𝑇, y son de signo negativo para
1
2
𝑇 ≤ 𝑡 ≤ 𝑇.
 Esta señal se aplica a la terminal positiva (ánodo) del diodo D, por lo que el
semiciclo positivo polariza directamente al diodo, mientras que el semiciclo
negativo lo hace inversamente.
 Esto quiere decir que para los valores positivos de 𝑉𝑖 el diodo estar en estado
de conducción, permitiendo que la corriente circule hasta llegar a la
resistencia 𝑅 𝐿(carga); provocando una caída de voltaje 𝑉𝐿 , cuyos valores
varían en el tiempo de la misma manera que varían los valores de 𝑉𝐿.

6. Rectificador de Media Onda
 Los valores negativos de 𝑉𝑖 hacen que el diodo quede desactivado,
permitiendo que la corriente circule hasta llegar a la resistencia 𝑅 𝐿(carga);
provocando una caída de voltaje 𝑉𝐿 , cuyos valores varían en el tiempo
de la misma manera que varían los valores de 𝑉𝐿.
 El resultado es una señal senoidal rectificada en media onda, de ahí el
nombre de este circuito.

7. Rectificador de Media Onda
 Debido a la caída de voltaje que hay en la unión del diodo, la amplitud de la
señal rectificada será:
 𝑉𝑜 = 𝑉𝑖 − 𝑉𝑇 … … … … … … … … … … … (1)
 Del segundo miembro de la ecuación se puede tener tres posibles
combinaciones de valores, dando cada una de ellas diferentes resultados:
 A) 𝑉𝑖 > 𝑉𝑇. Se tendrá un 𝑉𝑜 > 0 (𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑣𝑜)
 B) 𝑉𝑖 = 𝑉𝑇. Se tendrá un 𝑉𝑜 = 0 (𝑛𝑜 ℎ𝑎𝑦 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎)
 C) 𝑉𝑖 < 𝑉𝑇. Se tendrá un 𝑉𝑜 < 0 (𝑛𝑒𝑔𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜)

8. Rectificador de Media Onda
 Debemos observar que en la entrada, para 𝑉𝑖 = 𝑉𝑇 es cuando se presenta
la alternancia de una polaridad a otra, de positivó a negativo y viceversa.
A este valor de 𝑉𝑖 se llama entonces voltaje de transición.
 El voltaje de salida del rectificador es variable en el tiempo, también de
forma senoidal y efectivamente no se aprovecha el semiciclo completo
debido precisamente al voltaje de transición que es un voltaje que se
opone a los valores positivos de 𝑉𝑖 que tienden a polarizar directamente al
diodo.

9. Rectificador de Media Onda
 De ahí entonces, que existan pequeños intervalos de tiempo ∆𝑡 del
semiciclo positivo que nos e obtienen a la salida, lo que explica la
ecuación (1).
 Si le llamamos 𝑉𝑝 a la amplitud del voltaje rectificado tendremos entonces
que:
 𝑉𝑝 = 𝑉𝑚 − 𝑉𝑇 … … … … … … … … . . (2)

10. Rectificador de Media Onda
 Donde se le esta llamando 𝑉𝑚 a la amplitud de 𝑉𝑖 𝑦 𝑉𝑇 al voltaje de umbral
del diodo.
 Si a la salida del rectificador se aplica un voltímetro de cd, este registrara
un voltaje de cd cuyo valor equivale a:
 𝑉𝑐𝑑 = 0.318 𝑉𝑝 … … … … … … … … … … … . . (3)
 𝑉𝑃 = 𝑉𝑅𝑀𝑆 2 … … … … … … … … … … … … (4)

11. Rectificador de Media Onda
 La formula (3) es el valor que corresponde al promedio de los valores
instantáneos del voltaje rectificado. Esto significa que si la señal rectificada
se utiliza para alimentar a una carga de cd (por ejemplo un motor de cd
provocara en este mismo efecto que provocaría una fuente de cd cuyo
valor fuera de 0,318 𝑉𝑃)

12. Rectificador de Media Onda

13. Rectificador de Media Onda
 Si la salida del rectificador se aplica un voltimetro de CA, este registrara un
voltaje rms cuyo valor equivale a:
 𝑉𝑟𝑚𝑠 = 0.385 𝑉𝑝 … … … … … … … … … (5)
 La ecuación (5) es el valor que corresponde al promedio cuadrático de ls
valores instantáneos del voltaje rectificado. Esto significa que si la señal
rectificada se utiliza para alimentar una carga de CA (por ejemplo un
motor de CA) provocara en este el mismo efecto que provocaría una
fuente de CA (cuyo valor fuera de 0.385𝑉𝑝).

14. Rectificador de Media Onda

15. Ejercicio
 Supongamos que en la figura se tiene un voltaje de entrada al rectificador
de media onda por 𝑉𝑖 = 6𝑠𝑒𝑛377𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑠. ¿Qué voltaje medirá en la
resistencia de carga 𝑅 𝐿 un voltímetro de cd? ¿Qué voltaje registra uno
de ca? Comprueba tu resultado mediante una simulación del circuito.

16. Ejercicio

17. Solución
 Datos:
 𝑉𝑖 = 6𝑠𝑒𝑛 377𝑡 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑠
 𝜔 = 377 𝑟𝑎𝑑/𝑠
 𝑉𝑇 = 0.7 𝑉
 𝑉𝑐𝑑 = ?
 𝑉𝑟𝑚𝑠 = ?

18. Solución
 Planteamiento:
 Utilizaremos las ecuaciones (2), (3) y (5)
 Desarrollo
 La amplitud de la señal de entrada es 𝑉𝑚 = 6𝑉, entonces un valor pico de
la señal rectificada será:
 𝑉𝑃 = 𝑉𝑚 − 𝑉𝑇 = 6𝑉 − 0.7𝑉 = 5.3𝑉

19. Solución
 A partir de este valor pueden aplicarse las ecuaciones anteriores:
 𝑉𝑐𝑑 = 0.318𝑉𝑃 = 0.318 5.3𝑉 = 1.685 𝑉𝑐𝑑
 𝑉𝑟𝑚𝑠 = 0.385𝑉𝑝 = 𝑉𝑟𝑚𝑠 = 0.385 5.3𝑉 = 2.04 𝑉𝑟𝑚𝑠
 Para comprobar los resultados se procede a la simulación del circuito
obteniéndose las siguientes imágenes que se ilustran a continuación.

20. Solución

21. Solución

22. Solución
 Aunque la señal rectificada de media onda es un voltaje de cd (ya que
no presenta alternancias en su polaridad, pues no presenta voltajes
negativos), tiene variaciones en sus valores instantáneos; es una señal
pulsante de media onda. Si el propósito de un rectificador es convertidor
una señal de ca en cd, este se ha logrado, solo faltaría determinar con
que nivel de eficiencia o también la desviación que ha tenido el proceso.

23. Solución
 Esto se obtiene calculando el factor de rizo de la señal, que es un
porcentaje de las variaciones de los valores respecto al valor
esperado se calcula según la siguiente ecuación:
 𝑟 % =
𝑉𝑟𝑚𝑠
𝑉 𝑐𝑑
× 100 … … … … … . . (6)
 Por ejemplo, el factor de rizo del rectificador del ejemplo es:
 𝑟 % =
𝑉𝑟𝑚𝑠
𝑉 𝑐𝑑
× 100 =
2.04 𝑉
1.685 𝑉
× 100 = 121 %

24. Solución

25. Solución

26. Solución
 Este porcentaje nos dice que aun cuando este rectificador ya
opera como una fuente de alimentación de cd, la calidad de la
señal que entrega aun deja que desear respecto a lo que sería un
voltaje de cd sin variaciones. Posteriormente se vera como reducir
el factor de rizo.

27. Solución
 Si el diodo del circuito rectificador se invierte en su posición, ele
efecto de rectificación será el “complemento” del ejemplo. Esto
quiere decir que seguirá siendo un rectificador de media onda,
solo que al invertirlo, los semiciclos positivos ahora lo polarizaran
inversamente, y serán los semiciclos negativos lo que los polaricen
directamente en estado activado o en conducción.