Qué es un rectificador de onda completa: circuito con teoría de trabajo

Si sabe qué es un rectificador, es posible que conozca las formas de reducir la ondulación o las variaciones de voltaje en un voltaje de CC CC conectando capacitores a través de la resistencia de carga. Este método puede ser adecuado para aplicaciones de baja potencia, pero no para aplicaciones que requieren una potencia de CC estable y constante. Un método para mejorar esto es usar cada medio ciclo del voltaje de entrada en lugar de cada otra forma de onda de medio ciclo. El circuito que nos permite hacer esto se llama rectificador de onda completa (FWR). Veamos en detalle la teoría del rectificador de onda completa. Al igual que el circuito de media onda, la operación de este circuito es puramente voltaje o corriente de salida de CC o tener un voltaje de CC específico.


Índice de Contenido
  1. ¿Qué es un rectificador de onda completa?
    1. Circuito rectificador de onda completa
    2. Teoría del rectificador de onda completa
    3. Operación de rectificador de onda completa
    4. Tipos de rectificador de onda completa
    5. Diferencia entre el rectificador de onda completa y el rectificador de media onda
    6. Características del rectificador de onda completa
    7. Ventajas
    8. Desventajas
    9. Aplicaciones

¿Qué es un rectificador de onda completa?

Un dispositivo de estado sólido que se utiliza para transformar el ciclo completo de CA en CC pulsante se denomina rectificador de onda completa. Este circuito usa la onda completa de la señal AC i/p mientras que el rectificador de media onda usa la media onda. Este circuito se utiliza principalmente para superar el inconveniente de los rectificadores de media onda, como el inconveniente de baja eficiencia.

Circuito rectificador de onda completa

Estos rectificadores tienen ventajas fundamentales sobre sus homólogos rectificadores de media onda. El voltaje de salida promedio (CC) es más alto que el del rectificador de media onda, la salida de este rectificador tiene mucha menos ondulación que la del rectificador de media onda, lo que produce una forma de onda de salida más suave.

Diagrama de rectificador de onda completa

Teoría del rectificador de onda completa

En este circuito usamos dos diodos, uno para cada mitad de la onda. Se utiliza un transformador de devanados múltiples cuyo devanado secundario se divide por igual en dos mitades con una conexión de derivación central común. La configuración hace que cada diodo conduzca a su vez cuando su terminal de ánodo es positivo con respecto al punto central del transformador C para producir una salida durante ambos semiciclos. Las ventajas de este rectificador son flexibles en comparación con las de un rectificador de media onda.

Teoría del rectificador de onda completa
Teoría del rectificador de onda completa

Este circuito consta de dos diodos de potencia conectados a una única resistencia de carga (RL), tomándose cada diodo, a su vez, para suministrar corriente a la resistencia de carga. Cuando el punto A del transformador es positivo con respecto al punto A, el diodo D1 conduce hacia adelante como lo indican las flechas. Cuando el punto B es positivo en la mitad negativa del ciclo en relación con el punto C, el diodo D2 conduce en dirección directa y la corriente a través de la resistencia R está en la misma dirección para ambos semiciclos de la onda.

El voltaje de salida a través de la resistencia R es la suma de los fasores de las dos formas de onda, también se conoce como circuito de dos fases. Los espacios entre cada media onda desarrollados por cada diodo ahora están llenos por el otro. El voltaje de salida de CC promedio a través de la resistencia de carga ahora es el doble que el del circuito rectificador simple de media onda y es de aproximadamente 0,637 Vmax de voltaje máximo, suponiendo que no haya pérdidas. VMAX es el valor pico máximo en la mitad del devanado secundario y VRMS es el valor RMS.

Operación de rectificador de onda completa

El voltaje pico de la forma de onda de salida es el mismo que antes para el rectificador de media onda siempre que cada mitad de los devanados del transformador tengan el mismo voltaje rms. Para lograr una salida de voltaje de CC diferente, se pueden usar diferentes relaciones de transformación. La desventaja de este tipo de circuito rectificador es que se requiere un transformador más grande para una potencia de salida dada con dos devanados secundarios separados pero idénticos, lo que hace que este tipo de circuito rectificador de onda completa sea costoso en comparación con el circuito puente rectificador FW.

Formas de onda de salida del rectificador de onda completa
Formas de onda de salida del rectificador de onda completa

Este circuito proporciona información sobre el funcionamiento de un rectificador de onda completa. Un circuito que produce la misma forma de onda de salida que el circuito rectificador de onda completa es el del puente rectificador de onda completa. Un rectificador monofásico utiliza cuatro diodos rectificadores individuales conectados en una configuración de puente de circuito cerrado para producir la onda de salida deseada. La ventaja de este circuito puente es que no requiere un transformador especial con derivación central, lo que reduce su tamaño y costo. El devanado secundario único está conectado en un lado de la red del puente de diodos y la carga en el otro lado.

Los cuatro diodos referenciados D1 a D4 están dispuestos en pares en serie con solo dos diodos portadores de corriente durante cada medio ciclo de duración. Cuando desaparece el medio ciclo positivo del suministro, los diodos D1, D2 conducen en serie mientras que los diodos D3 y D4 tienen polarización inversa y la corriente fluye a través de la carga. Durante el semiciclo negativo, los diodos D3 y D4 conducen en serie, y los diodos D1 y D2 se apagan porque ahora están en la configuración de polarización inversa.

La corriente a través de la carga es el modo unidireccional, y el voltaje desarrollado a través de la carga también es un voltaje unidireccional, como con el modelo anterior de rectificador de onda completa de dos diodos. Por lo tanto, el voltaje de CC promedio a través de la carga es de 0,637 V. Durante cada medio ciclo, la corriente fluye a través de dos diodos en lugar de solo un diodo, por lo que la magnitud del voltaje de salida es dos caídas de voltaje de 1,4 V por debajo de la amplitud VMAX de entrada, la la frecuencia de ondulación ahora es el doble de la frecuencia de suministro, 100 Hz para un suministro de 50 Hz o 120 Hz para un suministro de 60 Hz.

Tipos de rectificador de onda completa

Estos están disponibles en dos formas, a saber, el rectificador de onda completa con derivación central y el circuito rectificador de puente. Cada tipo de rectificador de onda completa incluye sus propias características, por lo que se utilizan en diferentes aplicaciones.

  • Rectificador de onda completa con toma central
  • Puente rectificador de onda completa

Rectificador de onda completa con toma central

Este tipo de rectificador se puede construir con un transformador con derivación a través de un devanado secundario donde AB deriva en el punto central 'C' y dos diodos como D1, D2 están conectados en las partes superior e inferior del circuito. Para la rectificación de la señal, el diodo D1 usa el voltaje de CA que aparece en el lado alto del devanado secundario, mientras que el diodo D2 usa la parte inferior del devanado. Este tipo de rectificador es muy utilizado en válvulas termoiónicas y tubos de vacío.

Grifo central FWR
Grifo central FWR

El circuito rectificador de onda completa con derivación central se muestra a continuación. En el circuito, el voltaje de CA como Vin fluye entre los dos terminales como AB del devanado secundario del transformador después de que se enciende el suministro de CA.

Circuito rectificador de puente de onda completa

Un rectificador de puente rectificador de onda completa se puede diseñar con cuatro diodos rectificadores. No utiliza ningún tapping central. Como sugiere el nombre, el circuito incluye un circuito puente. La conexión de cuatro diodos en el circuito se puede realizar de acuerdo con el modelo de un puente de circuito cerrado. Este rectificador es menos costoso y de menor tamaño debido a la falta de un transformador de derivación central.

Circuito rectificador puente FW
Circuito rectificador puente FW

Los diodos utilizados en este circuito se denominan D1, D2, D3 y D4, donde dos diodos conducirán a la vez en lugar de cuatro, como D1 y D3 o D2 y D4, según el medio ciclo superior o el medio ciclo inferior que se alimente al circuito.

Diferencia entre el rectificador de onda completa y el rectificador de media onda

En función de diferentes parámetros, la diferencia entre el rectificador de onda completa y el rectificador de media onda se analiza a continuación. La diferencia entre estos dos rectificadores incluye lo siguiente.

Rectificador de media ondarectificador de onda completa
La corriente del rectificador de media onda solo durante el semiciclo positivo de la entrada aplicada, Tiene características unidireccionales.Rectificador de onda completa, ambas mitades de la señal de entrada se utilizan al mismo tiempo de operación, por lo que tiene características bidireccionales.
Este circuito rectificador de media onda se puede construir usando un diodoEste circuito rectificador de onda completa se puede construir con dos o cuatro diodos
El ciclo de trabajo del transformador para HWR es 0.287El ciclo de trabajo del transformador para FWR es 0.693
La frecuencia de ondulación base de HWR es 'f'La frecuencia de ondulación base de FWE es '2f'
El voltaje inverso pico del rectificador de media onda es alto con el valor de entrada suministrado.El voltaje inverso pico del rectificador de onda completa es el doble del valor de entrada suministrado.
La regulación de voltaje del rectificador de media onda es buenaLa regulación de voltaje del rectificador de media onda es mejor
El factor de cresta de un rectificador de media onda es 2El factor de cresta de este rectificador es 1.414
En este rectificador es posible la saturación del núcleo del transformadorEn este rectificador, la saturación del núcleo del transformador no es posible.
El costo de HWR es más bajoEl costo de FWR es alto
En HWR, no se requiere tocar el centroEn FWR, se requiere tocar el centro
El factor de ondulación de este rectificador es másEl factor de ondulación de este rectificador es menor.
El factor de forma de HWR es 1.57El factor de forma de FWR es 1.11
La mayor eficiencia utilizada para la molienda es del 40,6%La eficiencia más alta utilizada para la molienda es del 81,2%
El valor medio actual de HWR es Imav/πEl valor actual promedio de FWR es 2Imav/π

Características del rectificador de onda completa

Las características de un rectificador de onda completa se describen a continuación.

  • factor de ondulación
  • Factor de forma
  • Corriente de salida de CC
  • Voltaje inverso pico
  • Valor cuadrático medio de la corriente de carga IRMS
  • Eficiencia del rectificador

factor de ondulación

El factor de ondulación se puede definir como la relación entre el voltaje de ondulación y el voltaje de CC puro. Su función principal es medir las ondas existentes en la señal DC o/p, por lo que en función del factor de ondulación, se puede indicar la señal DC. Cuando el factor de ondulación es alto, indica una señal de CC pulsante alta. De manera similar, cuando el factor de ondulación es bajo, indica una señal de CC pulsante débil.

Γ = √(VrmsVCC)2−1

Donde, γ = 0.48.

Factor de forma

El ciclo de trabajo del rectificador de onda completa se puede definir como la relación entre el valor rms de la corriente y la corriente de salida de CC.

Factor de forma = valor RMS de corriente/corriente de salida de CC.

Para un rectificador de onda completa, el factor de forma es 1,11

Corriente de salida de CC

El flujo de corriente en los dos diodos como D1 y D2 a través de la resistencia de carga o/p como RL está en la misma dirección. Entonces, la corriente o/p es la cantidad de corriente en los dos diodos.

La corriente generada a través del diodo D1 es Imax/π.

La corriente generada a través del diodo D2 es Imax/π.

Por lo tanto, la corriente o/p (YOCC) = 2Imáx/π.

Dónde,

'Imax' es la corriente de carga de CC máxima

Voltaje Inverso Pico (PIV)

El voltaje inverso máximo o PIV también se conoce como voltaje inverso máximo. Se puede definir como cuando un diodo puede soportar el voltaje máximo en el estado de polarización inversa. Si el voltaje aplicado es mayor que el del PIV, el diodo definitivamente se destruirá a sí mismo.

PIV = 2V máx.

Voltaje de salida de CC

El voltaje DC o/p puede aparecer en la resistencia de carga (RL) y esto se puede dar como V CC = 2 V máx./π.

Dónde,

'Vmax' es el voltaje secundario máximo.

yoRMS

El valor rms de la corriente de carga de un rectificador de onda completa es

yoRMS= Im√2

VRMS

El valor cuadrático medio de la tensión de carga o/p de un rectificador de onda completa es

VRMS= yoRMS×RL=Im/√2×RL

Eficiencia del rectificador

La eficiencia del rectificador se puede definir como la fracción de alimentación de CC o/p y alimentación de CA i/p. La eficiencia del rectificador indica la eficiencia de convertir CA a CC. Cuando la eficiencia del rectificador es alta, se denomina rectificador bueno, mientras que la eficiencia es baja, se denomina rectificador ineficiente.

Η = Salida (PCC)/Intro(PQUE)

Para este rectificador, la eficiencia es del 81,2% y es el doble en comparación con un rectificador de media onda.

Ventajas

los ventajas de un rectificador de onda completa Incluya lo siguiente.

  • En comparación con la media onda, este circuito tiene más eficiencia.
  • Este circuito utiliza ambos ciclos, por lo que no hay pérdida de potencia O/P.
  • En comparación con un rectificador de media onda, el factor de ondulación de este rectificador es menor
  • Después de usar los dos ciclos en la rectificación, no hay pérdida en la señal de voltaje i/p.
  • Puede usar cuatro diodos de potencia individuales para crear un puente de onda completa. Los componentes de puente rectificador listos para usar están disponibles en una gama de diferentes tamaños de voltaje y corriente que se pueden soldar directamente en una placa de circuito impreso o conectarse mediante conectores de pala.
  • El puente de onda completa nos brinda un valor continuo promedio más alto con menos ondulación superpuesta, mientras que la forma de onda de salida es el doble de la frecuencia del suministro de entrada. Por lo tanto, aumente aún más su nivel de salida de CC promedio conectando un condensador de filtrado adecuado a la salida del circuito puente.
  • Las ventajas de un puente rectificador de onda completa son que tiene un valor de ondulación de CA más pequeño para una carga determinada y un depósito o condensador de suavizado más pequeño que un circuito equivalente de media onda. La frecuencia fundamental de la tensión de ondulación es el doble de la frecuencia de suministro de CA de 100 Hz, donde para la media onda es exactamente igual a la frecuencia de suministro de 50 Hz.
  • La cantidad de voltaje de ondulación que los diodos superponen al voltaje de suministro de CC se puede eliminar virtualmente agregando un filtro π muy mejorado a los terminales de salida del puente. El filtro de paso bajo consta de dos condensadores de filtrado del mismo valor y un estrangulador o inductor entre ellos para introducir una ruta de alta impedancia al componente de ondulación de CA.
  • La alternativa es usar un IC regulador de voltaje estándar de 3 terminales, como un LM78xx donde "xx" representa el voltaje de salida nominal para un voltaje de salida positivo o su equivalente inverso, el LM79xx para un voltaje de salida negativo que puede reducir la ondulación en más de Hoja de datos de 70 dB mientras entrega una corriente de salida constante de más de 1 amperio.
  • Es el componente básico para obtener tensión DC para componentes que trabajan con tensión DC. Su funcionamiento se puede describir como un proyecto de rectificador de onda completa.
  • Es el corazón del circuito y utiliza el puente de diodos. Los condensadores se utilizan para eliminar las ondas. Basado en el requisito de voltaje de CC.

Desventajas

los desventajas de un rectificador de onda completa Incluya lo siguiente.

  • Utiliza cuatro diodos para diseñar el circuito.
  • Este circuito no se usa cuando se necesita corregir un voltaje pequeño porque la conexión de dos diodos se puede hacer en serie y proporciona una caída de voltaje doble debido a su resistencia interna.
  • Comparado con la media onda, es complicado.
  • El voltaje inverso pico del diodo es alto, por lo que estos son más grandes y más caros.
  • este rectificador es complejo colocar la derivación central en el devanado menor.
  • La salida de CC es baja porque cada diodo simplemente usa la mitad de los voltajes secundarios del transformador.

Aplicaciones

los aplicaciones de rectificadores de onda completa Incluya lo siguiente.

  • Este tipo de rectificador se utiliza principalmente para identificar la amplitud de la señal de radio moduladora.
  • En la soldadura eléctrica, un puente rectificador puede suministrar un voltaje de CC polarizado.
  • El circuito puente rectificador se utiliza en un circuito de suministro de energía para diferentes aplicaciones porque puede convertir el voltaje de corriente alterna alta a corriente continua baja.
  • Estos rectificadores se utilizan para suministrar energía a dispositivos que funcionan con voltaje de CC similar al LED y al motor.

Entonces, esta es una descripción general de un rectificador de onda completa, circuito, operación, características, ventajas, desventajas y sus aplicaciones. Aquí hay una pregunta para ti, ¿cuáles son los diferentes tipos de alisadores?

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