CIRCUITO BÁSICO CONCEPTO DE RECTA DE CARGA

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CIRCUITO BÁSICO

CONCEPTO DE RECTA DE CARGA

_ + VD Vo + _ RL ID Vi + _ Recta de carga: VD= Vi- ID· RL

Su intersección con la característica del diodo da el punto de trabajo de éste.

ID VD IQ VQ Q Vi Vi/RL Si Vi= Vmsenα ; α = ω ⋅ t ; ω = 2πf y utilizando el modelo aproximado del diodo

I V A K Rf Vγ 1/Rf 1/Rr Vγ V ≥ Vγ V < Vγ A K Rr Vγ

(2)

Para Vi≥ Vγ: RL I Vi Rf Vγ Vγ α 2π π π/2 φ π - φ f L m R R V V I + − ⋅ = senα γ 0 sen 0 = − ⋅ ⇒ = → = γ φ φ α V V I m ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = m V Vγ

φ arcsen -> ángulo de inicio de conducción

Vi I Para Vi< Vγ: RL I Vi Rr

Rr>> => I ≈ 0 (orden µA o nA)

Vγ

CIRCUITOS RECORTADORES

4 Circuito recortador que transmite la parte de la señal de entrada que es más negativa que VR+ Vγ

VR Vo + _ R Vi + _ D Vi Vo t Vi Vo R R R p f f + = 1 ≈ + = R R R p r r VR+Vγ VR+Vγ

(3)

4 Circuito recortador que transmite la parte de la señal de entrada que es más positiva que VR- Vγ

VR Vo + _ R Vi + _ D Vi Vo t t Vi Vo R R R p f f + = =R +R≈1 R p r r VR-Vγ VR-Vγ 4 Circuitos recortadores VR Vo + _ R Vi + _ D VR Vo + _ R Vi + _ D Vo t VR DIODOS IDEALES

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4 Circuitos recortadores VR Vo + _ R Vi + _ D VR Vo + _ R Vi + _ D VR DIODOS IDEALES Vo t

4 Circuito recortador a 2 niveles (circuito rebanador)

VR1 Vo + _ R Vi + _ D1 Vi Vo t Vi Vo VR1 VR2 p = 1 VR1 VR2 D1 ON D2 OFF D1 OFF D2 ON D1 OFF D2 OFF VR2> VR1 D2 DIODOS IDEALES

(5)

4 Circuito recortador simétrico VR Vo + _ R Vi + _ D1 Vi Vo t t Vi Vo -VR VR -VR VR VR D2 DIODOS IDEALES

4 Circuito recortador a 2 niveles con zeners

Vo + _ R Vi + _ Z1 Vi Vo t Vi Vo VZ1+ Vγ2 Z2 DIODOS NO IDEALES (Rf= Rz= 0; Rr= ∞; Vγ) VZ1+ Vγ2 - (VZ2+ Vγ1) - (VZ2+ Vγ1)

(6)

CIRCUITOS FIJADORES O

LIMITADORES (CLAMPERS)

Cambian el nivel de continua de la señal de entrada

VR Vo + _ R Vi + _ D C Vm- VR + _

Suponiendo el diodo D ideal, y cumpliéndose que R⋅C >> T y Vm> VR

Vm t Vi Vo VR VR- 2Vm VR- Vm

0

sen

=

=

dc i m i

V

t

V

V

ω

Voes senoidal con valor medio no nulo

m R o

V

V

V

dc

=

(

)

(

)

R m R m i c i o

V

t

V

V

V

V

V

V

V

+

=

=

=

1

sen

ω

CIRCUITOS RECTIFICADORES

Circuito que convierte una onda senoidal de entrada (bipolar) en una señal unipolar con componente media no nula

4RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

_ + VD RL I Vi + _ Entrada c.a. Vm α = ωt Vi 0 π Im α = ωt I 0 π Idc

(7)

Regulación: Representa la variación de la tensión continua de salida en función de la corriente continua en la carga

100

Re

%

arg arg

=

a c a c vacío dc dc dc

V

V

V

g

f dc m dc dc f dc L dc f dc m L f m m dc

R

I

V

V

V

R

I

R

I

R

I

V

R

R

V

I

I

=

+

=

+

=

+

=

=

π

π

π

π

1

Si RL= ∞ ó RL>> Rfentonces Vdc vacío= Vdc carga => %Reg. = 0 Si RL= 0 entonces Vdc carga = 0 => %Reg. = ∞

f dc m dc

I

R

V

V

=

π

* Teorema de Thevenin:

Dos terminales cualesquiera de una red lineal pueden reemplazarse por un generador de fuerza electromotriz igual a la tensión en circuito abierto entre los terminales, en serie con la impedancia de salida vista desde estos puntos.

El equivalente Thevenin del rectificador de media onda (comportamiento en continua) es:

Vdc + _ Rf πm V RL Idc

(8)

4RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA (2 DIODOS) D1 RL I1 Vi + _ Entrada c.a. Vm α = ωt Vi 0 π Im α = ωt I1 0 π Vi + _ D2 I2 I Im α = ωt I2 0 π Im α = ωt I 0 π Idc f dc m dc dc f dc L dc f dc m L f m m dc

R

I

V

V

V

R

I

R

I

R

I

V

R

R

V

I

I

=

+

=

+

=

+

=

=

π

π

π

π

2

2

1

2

2

El equivalente Thevenin del rectificador de onda completa (comportamiento en continua) es:

Vdc + _ Rf πm V 2 RL Idc

(9)

4RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA EN PUENTE (4 DIODOS) D1 RL I Vi + _ C.A. Vm α = ωt Vi 0 π Im α = ωt I1 0 π D3 D2 D4 I1

4RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA EN PUENTE (4 DIODOS)

D1 RL I Vi + _ C.A. Vm α = ωt Vi 0 π Im α = ωt I1 0 π Im α = ωt I2 0 π Im I Idc D3 D2 D4 I2

(10)

Rectificador en puente:

* Inconvenientes - 4 diodos * Ventajas

- Transformador sin toma intermedia

- Tensión inversa de pico VP(valor importante para elegir diodos). Suponiendo RL>> Rf:

VP= Vm

En rectificador onda completa con 2 diodos -> VP= 2Vm

CIRCUITOS DOBLADORES DE TENSIÓN

Vo≈ 2Vm + _ Vi + _ D1 C1 Vm + _ D2 C2

* En el semiperiodo negativo de Vi, D1 conduce => VC1max≈ Vm * En el semiperiodo positivo de Vi:

- D1 en corte

- C1 prácticamente no se descarga => se puede suponer VC1cte. - D2 conduce => VC2= Vi+ VC1=> VC2max= Vm+ Vm= 2Vm

(11)

D1 RL Vi + _ C.A. C2 C1 D2 + + _ _ Vm Vm Vo= 2Vm

* En el semiperiodo positivo de Vi, D1 conduce => VC1max≈ Vm * En el semiperiodo negativo de Vi:

- D1 en corte

- C1 prácticamente no se descarga => se puede suponer VC1cte. - D2 conduce => VC2max≈ Vm=>Vo= VC2+ VC1= 2Vm

FILTRADO CON CONDENSADORES

Vi= Vm*sen α

D (ideal)

RL Vo

C

A partir de una señal rectificada es posible obtener una tensión continua

Sin C Con C Vo Vm Suponiendo RL= ∞ Onda rectificada

Señal de salida con filtro Vm

Vo

(12)

4APROXIMACIONES AL RIZADO (Rectificador onda completa) Rizado alto Exp. Senoidal Rizado medio Sen. Exp. Rizado bajo Lineal

(13)

4EJEMPLO DE CÁLCULO

* Suponemos un rectificador de onda completa

* Se verifica RL⋅C >> T/2 => Se supone un rizado bajo y se puede tomar la aproximación lineal

t

descarga→ próximo a T/2 Vdc Vr Vo

t

Vm

* Rizado bajo => aproximación lineal

V

m

T/2

V

r

V

dc

2

r m dc

V

V

V

=

2

T

I

Q

=

dc Carga perdida ≡

I

V

V

V

V

C

f

I

C

T

I

C

Q

V

dc r dc dc r

=

=

=

=

=

2

2

(14)

El rizado se puede definir como: dc rms

V

V

r

=

3

2

2

3

4

1

2

1

0 2 2 3 0 2

=

⎟⎟

⎜⎜

+

=

=

r r r r rms

V

V

d

V

V

V

π π

π

α

π

α

α

π

α

α

π

π

Vrms: Valor eficaz de la componente alterna (root mean square)

Vdc: Componente continua

Vr/2

-Vr/2 0 π α

Voac

Ahora se sustituye el valor de Vrmsen la fórmula del rizado:

L dc dc dc r dc rms

R

C

f

V

C

f

I

V

V

V

V

r

=

=

=

=

3

4

1

3

4

3

2

De la fórmula se deduce que r es inversamente proporcional a f, C, y RL

4RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

L

R

C

f

r

=

3

2

1

(15)

DETECTOR DE PICOS O

DEMULADOR DE AM

El circuito rectificador de media onda con un filtro condensador se puede utilizar para detectar los valores de pico de las ondas de entrada

Vi= Vm*sen α

D (ideal)

RL Vo

C

Se tiene que cumplir que el periodo de la portadora tiene que ser mucho menor que la constante de descarga del condensador, y esta mucho menor que el periodo de la señal moduladora:

Tportadora<< RC << Tmoduladora

FUENTE DE ALIMENTACIÓN

ESTABILIZADA

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