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Rectificador de Onda Completa Tipo Puente

LABORATORIO DE ELECTRÓNICA

PRACTICA 5


INTRODUCCIÓN La función básica del circuito rectificador en una fuente alimentación es convertir el voltaje de CA obtenido a la salida del transformador en un voltaje de CD, el cual tiene una polaridad única. Este proceso, denominado rectificación, es posible gracias a la utilización de unos componentes electrónicos llamados diodos.

Figura 1. Aspecto físico y simbología de un diodo rectificador

Diseñados específicamente para permitir la circulación de la corriente en un solo sentido y bloquearla en el sentido opuesto. Esta característica los hace adecuados para convertir corriente alterna bidireccional en corriente directa o continua unidireccional.


Figura 2. Comportamiento de la polarización de un diodo de manera física y eléctrica. Un diodo permite el paso de corriente cuando el ánodo (A) es positivo con respecto al cátodo (K), y lo bloquea en el caso contrario. En la figura 2 En el primer caso se dice que esta polarizado directamente y en el segundo que lo esta inversamente. Un diodo polarizado directamente se comporta como un interruptor cerrado y no polarizado inversamente como un interruptor abierto. Los diodos rectificadores se especifican por su máxima capacidad de corriente en condiciones de polarización directa y de voltaje en condiciones de polarización inversa. El diodo 1N4001, por ejemplo, es de 50V/1A. Esto significa que puede soportar hasta 50V con polarización inversa o hasta 1 A con polarización directa. Cuando el voltaje o la corriente, bajo estas condiciones, exceden los valores especificados, el diodo se destruye. Como regla, practica, estos valores pueden escogerse de modo que sean, por lo menos, el doble de los valores máximos utilizados en el circuito. Puentes rectificadores integrados La rectificación de onda completa, mediante un puente de diodos, es una de las técnicas de conversión de CA a CC mas utilizadas en el diseño de fuentes de alimentación, debido principalmente a que no requiere un transformador con derivación central y proporciona un voltaje de salida con un valor máximo igual al valor pico de entrada. Aunque los puentes rectificadores pueden ser construidos con diodos discretos (individuales), una práctica muy común es el empleo de puentes rectificadores integrados, los cuales incorporan los cuatro diodos de un circuito puente, con sus respectivas conexiones, en una misma capsula.


Figura 3. Puentes rectificadores integrados Filtros para rectificadores El voltaje de CD proporcionado por un rectificador, aunque mantiene una polaridad única, no es adecuado para alimentar circuitos electrónicos. Esto se debe que su valor no se mantiene constante, sino que varía periódicamente entre cero ye l valor máximo de la onda seno de entrada. Para suavizar este voltaje y convertirlo en un voltaje de CD uniforme, similar al de una batería, debe utilizarse un filtro. Este último es generalmente un condensador electrolítico de muy alta capacidad. Rectificador de onda completa con filtro Es un rectificador de media onda, el condensador de filtro se recarga solamente una vez durante cada ciclo de voltaje de entrada. Por tanto, debe suministrar corriente a la carga durante la mayor parte del tiempo. Esto obliga a utilizar condensadores de gran capacidad para minimizar el rizado y sostener la corriente de carga. Un mejor resultado se obtiene utilizando un rectificador de onda completa, figura 4. En este caso el condensador se recarga dos veces por semiciclo, lo cual implica que su tiempo de descarga se reduce a la mitad. Como resultado, disminuye el rizado y el voltaje de salida se mantiene casi constante, muy próximo al valor pico. Observe que los diodos D3 y D2 conducen durante los semiciclos positivos del voltaje de entrada (V2), mientras que los diodos D1 y D4 lo hacen durante los semiciclos negativos.


Figura 4. Forma de onda del voltaje de salida de un rectificador de onda completa con filtro de condensador.

Figura 5. Rectificador de onda completa con filtro condensador

En cada caso, a travĂŠs de los diodos circula la mitad de la corriente der carga, ay que la otra mitad es suministrada por el condensador de filtro. La amplitud del


rizado se calcula de la misma forma que para el rectificador de media onda, excepto que ahora la frecuencia de ondulación (f) es el doble de la frecuencia de entrada. Objetivos de aprendizaje.  Comparar cuantitativamente el funcionamiento de un rectificador de onda completa con y sin filtro de salida.  Observar en un osciloscopio las formas de onda de voltaje de salida de un rectificador de onda completa con y sin filtro.  Medir la amplitud del voltaje de rizado de un rectificador de onda completa para distintos valores del condensador filtro. Materiales provistos por el laboratorio

INVESTIGACIÓN PREVIA 

Que es un transformador y como funciona

Que es un diodo, tipos de diodo y como funcionan

Que es un puente de diodos

La función básica de un circuito rectificador

Que es un rectificador onda completa

Como funciona un rectificador onda completa

EQUIPO: UNIVERSIDAD: 1 Multímetro 1 Osciloscopio de dos canales Juego de Puntas Necesarias a criterio del alumno (Caimán - Caimán, BNC-BNC,BNC –Caimán, Caimán – Banana, Banana - Banana) 1 Computadora con Multisim

MATERIALES: UNIVERSIDAD ALUMNO:

ALU MNO :


: 1 Cable de potencia trifásico o monofásico 1 Transformador de Potencia (M501 o similar) Primario: 115V ó 220V Secundario: 9V -0V -9V Corriente: 200mA 1 Puente rectificador de 1A/400W (W04M o equivalente) (BR1) (Traer Hoja de especificación es obligatorio del Puente rectificador) 1 Protoboard 1 Resistencia de 470,1/ 2W ( RL2) 1 Resistencia de 100,1/ 2W ( RL3) 1 Condensador electrolítico de 3300 F / 35V ,(CF1) 1 Condensador electrolítico de 1000 F / 35V ,(CF 2) 1 Condensador electrolítico de 220 F / 35V ,(CF 3)

PROCEDIMIENTO 1. Identifique las terminales de los devanados primario y secundario. En nuestro caso, el primario tiene dos terminales, identificados con los rótulos 0V y 115V (ó 0V y 220V). El secundario, por su parte, tiene tres terminales, identificados con los rótulos 9V, 0V y 9V. Se trata, por tanto, de un transformador, reductor. En este experimento no utilizaremos la derivación central (0V). 2. Los devanados del transformador pueden ser también probados e identificados midiendo su resistencia interna. Para ello, configure su multímetro como óhmetro y mida, en su orden, las resistencias del primario (RI) y dl secundario (R2), como se indica en la siguiente figura 6. Notará que la resistencia del primario es mayor que la del secundario, ¿por qué?

1. Midiendo la resistencia de los devanados

3. Una vez identificado el primario, soldé entre sus terminales los extremos del cable de potencia, Figura 7. Soldé también tres


alambres telefónicos de 15cm, u otra longitud adecuada, a las terminales del secundario. Estos últimos permitirán conectar el transformador al Protoboard.

2. Conectando el cable de potencia 4. Conecte el cable de potencia a un tomacorriente monofásico o trifásico según sea el caso de 120V/60Hz ó 220V/50Hz. Con su multímetro configurando como voltímetro de CA mida, en su orden, el valor real de los voltajes del primario (VI) y del secundario (V2) en circuito abierto, figura 8.

3. Midiendo voltajes primario y secundario en circuito abierto 5. Tome el puente rectificador e identifique sus terminales, figura 9.Observe que las terminales de entrada de CA están ambas marcadas con el símbolo , mientras que las terminales de salida de CD están marcadas con los símbolos “+” (positivo) y “-“ (negativo).


4. Identificando las terminales del puente rectificador 6. Pruebe el puente rectificador. Para ello, configure su multímetro como óhmetro o como probador de diodos y efectué todas o algunas de las mediciones de resistencia indicadas en la figura 10. Observe que debe obtenerse una lectura de alta resistencia entre las terminales de CA, sin importar la polaridad de las puntas de prueba, así como entre las terminales de CD o entre cualquier terminal de CD y cualquiera de CA con la punta de prueba positiva en “+”, o la negativa en “-“. Baje cualquier otra condición, debe obtenerse una lectura de baja resistencia. ¿Podría usted explicar porque se obtienen esas lecturas?


5. Probando el puente rectificador 7. Arme sobre el Protoboard el circuito mostrado en la figura 11. Antes de instalar la resistencia de carga (RL2), mida su valor real con el multĂ­metro. Si este ultimo dispone de un capacitometro, mida tambiĂŠn el valor real del condensador de filtro (CF2).


6. Montaje del rectificador de onda completa sobre el Protoboard. 8. Mida el valor rms del voltaje de CA entregado por el secundario del transformador (Vi), que es el mismo voltaje de entrada del puente rectificador, figura 12. Calcule el valor pico del mismo (Vip).

7. Medici贸n del voltaje de CA del puente con carga

9. Mida el valor medio del voltaje de CC sobre la carga (Vo), que es el mismo voltaje de salida del rectificador o entre las terminales del condensador, figura 13.


8. Midiendo el voltaje de CD de salida 10. Retire instal茅 ahora el condensador de filtro en su posici贸n original y retire la resistencia de carga, figura 14. Mida nuevamente el valor de voltaje de CA de entrada (Vi) y del voltaje de CD de salida (Vo).

9. Medici贸n de voltaje de salida del rectificador con filtro y sin carga 11. Repita los pasos 8,9 y 10 con las dem谩s combinaciones de resistencias de carga (RL) y de condensadores filtro (CF), relacionados en la lista de materiales. Llene entonces una tabla como la mostrada en la figura 15, donde aparecen registrados los valores del voltaje de salida (Vo) medidos bajo diferentes condiciones. Derive sus propias conclusiones.


10.

Tabla de resultados

12. El comportamiento del circuito anterior puede ser también analizado con la ayuda de un osciloscopio. Este último nos permitirá, a demás, observar y medir el voltaje de rizado, hágalo. 13. Arme el circuito en multisim y compruebe los resultados anteriormente mediante esta herramienta. NOTAS PARA LOS ALUMNOS: (OPTATIVO)    

El reporte final de la práctica deberá ser entregado a máquina o en procesador de textos (PC) sin excepción. Las prácticas impresas solo sirven de guía y referencia. No se aceptan copias fotostáticas del reporte final. La entrega del reporte final de la práctica es por alumno.

CONCLUSIONES DE APRENDIZAJE:

RECURSOS BIBLIOGRAFICOS:    

Fascinating I.C Projects, P.K. Aggarwal,Editorial BPB, 1990. Power Supplies for All Occasions, M.C. Sharma, Editorial BPB, 1990. Fundamentos de microelectrónica, nanoelectrónica y fotónica Albella José María Pearson 2005 Electrónica: teoría de circuitos Boylestad, Robert L. Pearson 1997

Martín,




Fundamentals of semiconductor devices Anderson, Betty Lise McGraw 2005

Hill


Practica 5 Rectificador de Onda Completa Tipo Puente