Formulario de Diodos y Rectificación: Circuitos y Fórmulas Esenciales

Formulario de Diodos y Rectificación

1. Rectificación de Media Onda

Circuito: Diodo en serie con una resistencia (R), con una entrada V_i sinusoidal.

El diodo ideal conduce únicamente en el semiciclo donde queda polarizado en directo.

• Semiciclo que conduce: V₀ = V_i
• Semiciclo que no conduce: V₀ = 0

Cálculo de Voltaje de Corriente Continua (V_dc):

• V_dc (ideal): 0.318 · V_m
• V_dc (real): 0.318 · (V_m − V_T) → V_T: Si ≈ 0.7V, Ge ≈ 0.3V

Si el diodo está invertido, se obtiene el semiciclo contrario: V_dc = −0.318 · V_m (o −0.318 · (V_m − V_T)).

2. Onda Completa — Puente de Diodos

Circuito: 4 diodos en configuración de puente, utiliza un solo transformador (secundario simple).

Ambos semiciclos aparecen rectificados con el mismo signo en la salida.

• V_dc (ideal): 0.636 · V_m = (2/π) · V_m
• V_dc (real): 0.636 · (V_m − 2V_T) → En cada instante conducen 2 diodos en serie (se produce una doble caída de tensión).
• PIV (Voltaje Pico Inverso) por diodo: ≥ V_m

Ventaja: Permite el uso de cualquier transformador estándar, ya que no requiere una derivación central.

3. Onda Completa — Transformador con Derivación Central (Center Tap)

Circuito: Secundario con toma central y 2 diodos.

Cada diodo conduce durante medio ciclo, utilizando cada mitad del devanado secundario.

• V_dc (ideal): 0.636 · V_m
• V_dc (real): 0.636 · (V_m − V_T) → Solo conduce 1 diodo a la vez (se cuenta una sola caída de tensión).
• PIV (Voltaje Pico Inverso) por diodo: ≥ 2 · V_m (el doble que en el circuito puente).

Desventaja: Requiere un transformador especial con derivación central, el cual suele ser más costoso.

4. Filtro con Capacitor

Consiste en un capacitor conectado en paralelo con la carga, situado después del rectificador.

• Sin carga (R_L → ∞): V₀ ≈ V_m (el capacitor no tiene vía de descarga y mantiene el valor pico).
• Con carga: Aparece el fenómeno de rizado (ripple), debido a que el capacitor se descarga gradualmente a través de la carga.

Consideraciones Previas al Cálculo:

• Identificar si el diodo es ideal o real (verificar si el problema proporciona V_T o el material: Si/Ge).
• Verificar la polaridad del diodo respecto a V_i para determinar qué semiciclo se transfiere a la salida.
• En configuración de puente: Restar 2 caídas de diodo; en derivación central (center tap): Restar solo 1 caída.

Fuente de Alimentación (Fuente de Corriente Eléctrica)

Diagrama en Bloques:

AC Red → Transformador → Rectificador → Filtro (Capacitor) → Regulador → Carga (DC)

Componentes Típicos:

Transformador reductor → Puente de diodos (o media onda) → Capacitor de filtro en paralelo con la carga → Diodo Zener + resistencia (regulador) → Carga R_L.

Idea clave: Cada bloque tiene la función de "limpiar" o refinar la señal, transformándola de una onda sinusoidal pura a pulsos, luego a una señal DC con rizado, y finalmente a una DC constante.