Un diodo da a la corriente una dirección preferente.
En un modelo sencillo, un diodo conduce fácilmente en un sentido y se opone al paso de corriente en el otro. Los diodos reales tienen una caída de tensión directa y límites de corriente, temperatura y tensión inversa.
Los circuitos rectificadores utilizan este comportamiento direccional para convertir una entrada alterna en una salida de una sola polaridad.
Rectificada no significa lisa.
Un rectificador de media onda utiliza una mitad de cada ciclo de entrada. Un rectificador de onda completa utiliza ambas mitades; una disposición en puente dirige la corriente a través de la carga en el mismo sentido durante cada semiciclo.
El resultado es DC pulsante. La rectificación por sí sola no hace constante la tensión de salida.
1. Entrada de AC: la polaridad se invierte
2. Media onda: solo quedan los semiciclos positivos
3. Onda completa: ambos semiciclos producen una salida positiva
Sigue un ciclo de entrada: 50 Hz significa 50 ciclos completos por segundo, por lo que cada ciclo dura 20 milisegundos. La salida de media onda tiene un pulso en ese tiempo; la de onda completa tiene dos. La mitad negativa se ha redirigido; no se ha eliminado de la salida de onda completa.
El alisado y la regulación cumplen funciones distintas.
La rectificación, el filtrado y la regulación resuelven problemas distintos. La rectificación mantiene una sola polaridad de salida. El filtrado reduce las subidas y bajadas entre pulsos. La regulación controla la salida en torno a un valor objetivo.
Un condensador de filtrado puede alimentar una carga entre pulsos de carga. Un regulador responde a las condiciones cambiantes para mantener la salida dentro de su intervalo especificado.
4. Alisado: rellenar los huecos entre los picos
La curva naranja es la tensión del condensador. La curva discontinua es la tensión rectificada disponible. Cerca de cada pico, el rectificador alimenta la carga y repone la energía del condensador; entre esos intervalos, la energía almacenada alimenta la carga y la tensión del condensador disminuye.
5. Regulación: controlar un valor objetivo de salida
La línea recta representa una salida regulada ideal de 8 V. Es una etapa independiente, no lo que produce por sí solo un condensador de filtrado. Un regulador real necesita suficiente tensión de entrada y potencia disponible, y tiene límites, tolerancias y cierto rizado residual.
Fuentes de alimentación lineales y conmutadas.
Una fuente lineal puede usar un transformador a frecuencia de red seguido de rectificación, filtrado y regulación. Una fuente conmutada controla la transferencia de energía mediante conmutación electrónica rápida.
Muchos diseños de fuentes conmutadas incluyen un transformador de alta frecuencia; otros no tienen aislamiento. El diseño completo determina el aislamiento y la protección proporcionados.
Considere la alimentación y la carga conjuntamente.
Si la carga consume 0.5 A de forma constante, recibe 12 W. Una fuente con capacidad nominal para suministrar 2 A no suele forzar el paso de 2 A por esa carga.
Los controladores y sensores de ascensor pueden depender de una alimentación común de DC. Por tanto, la pérdida de varias señales podría deberse a la alimentación o su distribución, y no a varios sensores averiados sin relación entre sí. El diagnóstico real requiere la documentación de la instalación.
Una mirada más cercana
El rizado es la variación que permanece en una salida de DC. En un rectificador sencillo monofásico de onda completa alimentado a 50 Hz, los pulsos rectificados se producen a 100 Hz. Esto es distinto de la frecuencia de conmutación de una fuente conmutada.
La gráfica del condensador de reserva es un ejemplo calculado: mientras conduce el rectificador ideal, el condensador sigue a la fuente rectificada; entre intervalos de carga se descarga a través de la carga según V(t + Δt) = V(t)e^(−Δt/RC). Es un modelo simplificado de carga de resistencia constante. Para un rizado pequeño y una corriente de carga aproximadamente constante, una estimación habitual es ΔV ≈ I/(fᵣC), donde fᵣ es la frecuencia de pulsos rectificados (100 Hz para la rectificación monofásica de onda completa de una entrada de 50 Hz). Una capacitancia mayor puede reducir el rizado, pero cambia las exigencias de corriente de carga; no añade regulación.
Compruebe lo que ha entendido
¿Basta un rectificador por sí solo para obtener DC perfectamente constante?
Mostrar la explicación
No. Su salida puede ser pulsante. El filtrado y la regulación realizan funciones adicionales.
Para seguir leyendo.
Lectura opcional para profundizar en esta lección.
- OMRON: principios de fuentes de alimentación (PDF) (Documento en inglés)
Empiece por el diagrama de conversión de la página 1 y después el del rectificador de la página 3. La página 4 explica el rizado y el ruido. Son ilustraciones técnicas de una fuente conmutada.
- Analog Devices: funcionamiento del rectificador y alisado
Las secciones 6.1.1–6.1.3 comparan la rectificación de media onda y onda completa y muestran por qué un condensador de filtrado sigue dejando rizado. Úselas junto con los gráficos ideales de esta lección.
- Analog Devices: regulación lineal y conmutada
La sección inicial sobre reguladores lineales explica realimentación, margen de tensión de entrada y límites de salida. Es una lectura adicional útil tras distinguir rectificación, filtrado y regulación.