Circuito rectificador de onda completa con y sin filtro

El proceso de conversión de corriente alterna en corriente continua es rectificación. Cualquier unidad de suministro de energía fuera de línea tiene el bloque de rectificación que convierte la fuente de receptáculo de pared de CA en una fuente de receptáculo de pared de CA de alto voltaje o una fuente de receptáculo de pared de CA en CC de bajo voltaje. El proceso posterior será el filtrado, la conversión CC-CC, etc. Por lo tanto, en este artículo vamos a discutir las operaciones del rectificador de onda completa. El rectificador de onda completa tiene una mayor eficiencia en comparación con el rectificador de media onda.

La rectificación de onda completa se puede realizar mediante los siguientes métodos.

1. Rectificador de onda completa con toma central
2. Puente rectificador (usando cuatro diodos)

Si dos ramas de un circuito están conectadas por una tercera rama para formar un bucle, entonces la red se llama circuito puente. De estos dos, el tipo preferible es el circuito rectificador de puente que usa cuatro diodos porque el tipo de dos diodos requiere un transformador con toma central y no es confiable en comparación con el tipo de puente. El puente de diodos también está disponible en un solo paquete. Algunos de los ejemplos son DB102, GBJ1504, KBU1001, etc.

El puente rectificador supera la confiabilidad del medio puente rectificador en términos de reducción del factor de ondulación para el mismo circuito de filtro en la salida. La naturaleza del voltaje de CA es sinusoidal a una frecuencia de 50/60 Hz. La forma de onda será la siguiente.

Funcionamiento del rectificador de onda completa:

Consideremos ahora un voltaje de CA con una amplitud menor de 15 Vrms (21 Vpk-pk) y rectifíquelo en voltaje de CC utilizando un puente de diodos. La forma de onda de suministro de CA se puede dividir en semiciclo positivo y semiciclo negativo. Todo el voltaje, la corriente que medimos a través de DMM (Multímetro Digital) es de naturaleza rms. Por lo tanto, lo mismo se considera en la siguiente simulación de Greenpoint.

Durante el semiciclo positivo los diodos D2 y D3 serán conductores y durante el semiciclo negativo los diodos D4 y D1 serán conductores. Por tanto, durante ambos semiciclos, el diodo estará conduciendo. La forma de onda de salida después de la rectificación será la siguiente.

Para reducir la ondulación en la forma de onda o hacer que la forma de onda sea continua, tenemos que agregar un filtro de condensador en la salida. El funcionamiento del condensador en paralelo a la carga es mantener un voltaje constante en la salida. Por lo tanto, se puede reducir la ondulación en la salida.

Con un condensador de 1uF como filtro:

La salida con filtro de 1uF amortigua la onda solo hasta cierto punto porque la capacidad de almacenamiento de energía de 1uF es menor. La siguiente forma de onda muestra el resultado del filtro.

Dado que la ondulación todavía está presente en la salida, vamos a verificar la salida con diferentes valores de capacitancia. A continuación, la forma de onda muestra la reducción de la ondulación en función del valor de la capacitancia, es decir, la capacidad de almacenamiento de carga.

Formas de onda de salida: Verde - 1uF; Azul - 4.7uF; Verde mostaza - 10uF; Verde oscuro - 47uF

Operaciones con condensador:

Durante los semiciclos positivos y negativos, el par de diodos estará en condición de polarización directa y el condensador se cargará y la carga se alimentará. El intervalo del voltaje instantáneo en el cual la energía almacenada en el capacitor es mayor que el voltaje instantáneo que el capacitor suministra la energía almacenada en él. Cuanto mayor sea la capacidad de almacenamiento de energía, menor será la ondulación en la forma de onda de salida.

El factor de ondulación se puede calcular teóricamente mediante,

Calculémoslo para cualquier valor de condensador y compárelo con las formas de onda obtenidas anteriormente.

_Carga R = 1kOhm; f = 100 Hz; C _fuera = 1uF; Yo _dc = 15mA

Por lo tanto, factor de ondulación = 5 voltios

La diferencia del factor de ondulación se compensará con valores de condensador más altos. La eficiencia del rectificador de onda completa es superior al 80%, que es el doble que la de un rectificador de media onda.

Práctico rectificador de onda completa:

Los componentes utilizados en un puente rectificador son,

1. Transformador reductor 220V / 15V AC.
2. 1N4007 - Diodos
3. Resistencias
4. Condensadores
5. MICRÓFONO RB156

Aquí, para un voltaje rms de 15 V, el voltaje máximo será de hasta 21 V. Por lo tanto, los componentes que se utilizarán deben tener una potencia nominal de 25 V o más.

Funcionamiento del circuito:

Transformador reductor:

El transformador reductor consta de un devanado primario y un devanado secundario enrollados sobre un núcleo de hierro laminado. El número de turnos de primaria será mayor que el de secundaria. Cada devanado actúa como inductores separados. Cuando el devanado primario se suministra a través de una fuente alterna, el devanado se excita y se genera flujo. El devanado secundario experimenta el flujo alterno producido por el devanado primario que induce la fem en el devanado secundario. Esta fem inducida luego fluye a través del circuito externo conectado. La relación de espiras y la inductancia del devanado deciden la cantidad de flujo generado desde el primario y el inducido en el secundario. En el transformador utilizado a continuación

La fuente de alimentación de 230 V CA del receptáculo de pared se reduce a 15 V CArms mediante un transformador reductor. Luego, el suministro se aplica a través del circuito rectificador como se muestra a continuación.

Circuito rectificador de onda completa sin filtro:

El voltaje correspondiente a través de la carga es 12,43 V porque el voltaje de salida promedio de la forma de onda discontinua se puede ver en el multímetro digital.

Circuito rectificador de onda completa con filtro:

Cuando se agrega un filtro de condensador como se muestra a continuación,

1. Para C _out = 4.7uF, la ondulación se reduce y, por lo tanto, el voltaje promedio aumenta a 15.78V

2. Para C _out = 10uF, la ondulación se reduce y, por lo tanto, el voltaje promedio aumenta a 17.5V

3. Para C _out = 47uF, la ondulación se reduce aún más y, por lo tanto, el voltaje promedio aumenta a 18.92V

4. Para C _out = 100uF, cualquier valor de capacitancia mayor que este no tendrá mucho efecto, por lo que después de esto, la forma de onda se suaviza finamente y, por lo tanto, la ondulación es baja. El voltaje promedio aumentó a 19.01V