ANÁLISIS DE CIRCUITOS RECTIFICADORES Y RECORTADORES

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Diodo como rectificador

La aplicación más común e importante de un diodo es la rectificación de la corriente alterna a la corriente continua. Usando los diodos, podemos construir diferentes tipos de circuitos rectificadores. Los tipos básicos de estos circuitos rectificadores son media onda, full wave centro tapped y rectificadores de puente completo. Una sola o combinación de cuatro diodos se utiliza en la mayoría de las aplicaciones de conversión de energía. La figura siguiente muestra el funcionamiento del diodo en un rectificador. (Wikispaces, 2017)

Diodo como recortador

La función principal de un circuito recortador es la de recortar una porción de una señal alternante. También puede ser la de limitar el valor máximo que puede tomar una señal de referencia o bien una señal de control, en cuyo caso estos circuitos son también conocidos como circuitos limitadores. Esta acción es llevada a cabo mediante diodos semiconductores en combinación con elementos resistivos y fuentes de voltaje. Los circuitos recortadores se encuentran normalmente en dos configuraciones: serie y paralelo. (EcuRed, 2017)

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Marco teórico

Una de las aplicaciones más importantes de los diodos, es el diseño de los circuitos rectificadores. Un diodo rectificador es esencial en las fuentes de alimentación cd necesarias para alimentar equipos electrónicos. Observemos en la figura que nos muestra un diagrama en bloques, la fuente de alimentación se conecta a la línea de 120V(RMS) y a una frecuencia de 60Hz tomados de la red de ca, y esta entrega un voltaje V0 de cd a un circuito electrónico representado por la carga. V0 de cd debe de ser tan constante como sea posible.

El primer bloque de una fuente de alimentación de cd es el transformador de potencia, que consta de dos bobinas separadas y devanadas alrededor de un núcleo de hierro que acopla magnéticamente ambos devanados. El devanado primario con N1 vueltas, está conectado a la red de 120 V de ca y el devanado secundario con N2 vueltas se conecta al circuito de la fuente de alimentación de CD.

Rectificador de media onda

Debido a que un diodo pude mantener el flujo de corriente en una sola dirección, se puede utilizar para cambiar una señal de AC a una de DC. En la figura (1) se muestra un circuito rectificador de media onda. Cuando la tensión de entrada es positiva, el diodo se polariza en directo y se puede sustituir por un corto circuito. Si la tensión de entrada es negativa el diodo se polariza en inverso y se puede remplazar por un circuito abierto.

Figura: 1 Diagrama de circuito rectificador de media onda.

Por tanto, cuando el diodo se polariza en directo, la tensión de salida a través del resistor se puede hallar por medio de la relación de un divisor de tensión sabemos además que el diodo requiere 0.7 voltios para polarizarse así que la tensión de salida esta reducida en esta cantidad (este voltaje depende del material de la juntura del diodo). Cuando la polarización es inversa, la corriente es cero, de manera que la tensión de salida también es cero. Este rectificador no es muy eficiente debido a que durante la mitad de cada ciclo la entrada se bloquea completamente desde la salida, perdiendo así la mitad de la tensión de alimentación.

Rectificador de onda completa

La función del rectificador de media onda puede ser ampliada si utilizamos dos diodos rectificadores. Cada uno encargado de un ciclo respectivo de señal. En tal caso, el circuito se denomina rectificador de onda completa.

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Es importante observar que el resultado de este tipo de rectificación produce una señal con el doble de la frecuencia original, lo cual en si, resulta muy conveniente cuando se deseen producir grandes valores de corriente en la carga. (Anato, 2017)

Figura: 2 Diagrama de circuito rectificador de onda completa.

Rectificador tipo puente

El circuito reúne todas las características que debe presentar un buen rectificador de señal. Su nombre se debe a que su esquema de circuito es muy parecido al popular circuito puente, utilizado en mediciones eléctricas. Ha modo básico, su funcionamiento es tal que cuando la salida del transformador esta en región de polarización directa, sólo dos de los cuatro diodos conducirán. La doble resistencia, es una característica elemental de estos circuitos. Los dos restantes diodos, permanecerán bloqueados y no circulará corriente por ellos. Resultando para este dominio de señal un circuito rectificador de media onda.

De manera análoga es el funcionamiento cuando la señal de salida del transformador está en región de polarización inversa. Los dos diodos que permanecieron bloqueados durante conducción directa ahora conducen. Y los dos diodos restantes, dejan de conducir. Es decir, se originará un rectificador de media onda, operando en región de polarización inversa. Finalmente, la carga recibe la superposición de la corriente, originando una tensión pulsátil de onda completa. (Hyperphysics, 2017)

Figura: 3 Diagrama de circuito rectificador puente de diodos.

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Diodos en circuitos de recorte

Los circuitos de recorte se utilizan en transmisores FM en los que los picos de ruido están limitados a un valor particular de modo que se eliminan picos excesivos de ellos. El circuito cortador se utiliza para retrasar el voltaje más allá del valor preestablecido sin alterar la parte restante de la forma de onda de entrada. Basándose en la configuración del diodo en el circuito, estos clippers se dividen en dos tipos; Series y shunt clipper y de nuevo estos se clasifican en diferentes tipos. Al observar las Figuras 4 y 6, se ha de notar que el nombre asignado a cada una de las configuraciones de recortadores se refiere en esencia a como se encuentra colocado el diodo con respecto al voltaje de salida en el circuito. Mientras que en las figuras 4 y 6 el nivel de recorte es de 0 volts, en la Figura 5 se