TEMA 2 - Circuitos CON Diodos PDF

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Fundamentos de Electrónica

Departamento de Tecnoloxía Electrónica

FUNDAMENTOS DE ELECTRÓNICA 2º Curso Grado en Ingeniería en Electrónica Industrial y Automática. Tema 2: Circuitos con diodos

Profesores: Carlos Martínez-Peñalver Freire Alfonso Lago Ferreiro

Fundamentos de Electrónica Circuitos con diodos: • • • • • •

Departamento de Tecnoloxía Electrónica

Circuito recortador. Circuito rectificador de media onda. Circuito rectificador de doble onda. Circuito rectificador en puente. Filtro por condensador. Detección de averías.

2

Fundamentos de Electrónica Departamento de Tecnoloxía Electrónica CIRCUITO RECORTADOR (LIMITADOR) - Circuito que elimina las partes positivas y/o negativas de una forma de onda. - Es un circuito útil en la conformación de señales, la protección de circuitos y las comunicaciones. - El tipo de diodo usado suele estar optimizado para su uso en alta frecuencia y de potencia máxima menor de 0,5W con corrientes del orden de miliamperios (diodo de pequeña señal). Circuito recortador positivo

Vout

0.7 V

RS Vin

RL

Vout

t

3

Fundamentos de Electrónica Departamento de Tecnoloxía Electrónica CIRCUITO RECORTADOR (LIMITADOR) Circuito recortador negativo

Vout Vin

RS RL

Vout

t

-0.7 V Circuito recortador polarizado

Vout RS Vin VA

RL

VA+ 0.7 V

Vout

t

VB VB - 0.7 V

4

Fundamentos de Electrónica Departamento de Tecnoloxía Electrónica CIRCUITO RECORTADOR (LIMITADOR) 

vout

Ejemplo 1: Diodo en serie

vin

Característica de transferencia

vout

D

D = ON t



R

vin

D = OFF

vout

0

t

vout

Ejemplo 2: Diodo en paralelo

vin

vin

Característica de transferencia

vout

R

D = OFF t

vin

D

vout

D = ON t

0

vin

Fundamentos de Electrónica Departamento de Tecnoloxía Electrónica CIRCUITO RECORTADOR (LIMITADOR) 

vin

R

vin

Característica de transferencia

vout

D

t



vout

Ejemplo 3: Diodo en serie polarizado

D = OFF

VR

vout

0

t

VR

vin

Característica de transferencia

vout

R

VR

vout

Ejemplo 4: Diodo en paralelo polarizado

vin

D = ON

D = OFF t

vin

D

vout

VR

VR

-VR t

0 D = ON

vin

Fundamentos de Electrónica Departamento de Tecnoloxía Electrónica CIRCUITO RECORTADOR (LIMITADOR)



Ejemplo 5: Recortador a dos niveles vin

vout

R

t

D1

D2

VR1

VR2

vin

vout D1 = D2 = OFF D1 = OFF, D2 = ON

VR1 VR2

D1 = ON, D2 = OFF

0 VR2 VR1 Característica de transferencia

vin

vout

VR1 VR2 t

Fundamentos de Electrónica Departamento de Tecnoloxía Electrónica CIRCUITO RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA Circuito que recorta uno de los semiciclos de la señal de entrada mediante la disposición de un diodo en serie con la resistencia de carga.

VP Vin

Vin

t

Vout Ideal: VP(in) = VP(out)

Segunda aproximación: VP(out) = VP(in) - 0.7 V VP Media onda:

Vdc 

VP( out)



Vout fout = fin

t

La forma de onda de la señal de salida se denomina señal de media onda y produce una corriente de carga unidireccional. 8

Fundamentos de Electrónica Departamento de Tecnoloxía Electrónica CIRCUITO RECTIFICADOR DE DOBLE ONDA Circuito equivalente a dos rectificadores de media onda. Utiliza un transformador con toma media, dos diodos y una resistencia de carga. Debido a la conexión central, cada uno de los rectificadores tiene una tensión de entrada igual a la mitad de la tensión del secundario.

.

Vin

C.T.

t

Vout Ideal: VP(in) = 0,5 VP(out) Segunda aproximación: VP(out) = 0,5VP(in) - 0.7 V

Doble onda:

Vdc 

2VP( out )



La forma de onda de la señal de salida se denomina señal de doble onda y produce una corriente de carga unidireccional.

Vout

t fout = 2·fin 9

Fundamentos de Electrónica Departamento de Tecnoloxía Electrónica CIRCUITO RECTIFICADOR EN PUENTE. Circuito equivalente al rectificador de doble onda. Los diodos D1 y D2 conducen en el semiciclo positivo y los diodos D3 y D4 en el semiciclo negativo. La ventaja respecto al de doble onda es que puede emplearse toda la tensión del secundario. Vin

D1

D3 D2

t D4

Vout

Ideal: VP(in) = VP(out)

Segunda aproximación: VP(out) = VP(in) – 1.4 V Puente:

Vdc 

2VP (out )



La forma de onda de la señal de salida se denomina señal de doble onda y produce una corriente de carga unidireccional.

Vout

fout =2·fin

t

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Fundamentos de Electrónica CIRCUITOS RECTIFICADORES

Puentes de diodos comerciales:

Departamento de Tecnoloxía Electrónica

Resumen Rectificadores no filtrados Media onda Número de diodos

Doble onda En puente

1

2

4

Entrada rectificador

Vp(sec)

0,5Vp(sec)

Vp(sec)

Tensión pico de salida (ideal)

Vp(sec)

0,5Vp(sec)

Vp(sec)

Tensión inversa máxima en diodo

Vp(sec)

2Vp(sec)

Vp(sec)

Tensión de salida continua (valor medio)

Vp(out)/ 

2Vp(out)/ 

2Vp(out)/ 

fin

2fin

2fin

Frecuencia de rizado

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Fundamentos de Electrónica FILTRO POR CONDENSADOR

Departamento de Tecnoloxía Electrónica

• En la salida del rectificador se coloca un condensador. Su finalidad es reducir las variaciones de tensión en la carga. • Sin carga genera una tensión de salida continua igual al valor de pico de la tensión rectificada. Es el filtro más usado en las fuentes de alimentación lineales. • Para que el filtro por condensador sea útil se necesita conectar una resistencia en paralelo y mantener una constante de tiempo mucho mayor que el período.

VP

vout

io

iD

vin

iC

vin 0

π

2π

C

VP RL

Vr

vout

ωt

0

π

OFF

Diodo no conduce

Diodo conduce

+ vin

ωt

2π

OFF

-

C

+ RL

vin

-

C

RL

Fundamentos de Electrónica FILTRO POR CONDENSADOR

Departamento de Tecnoloxía Electrónica

io

iD iC

vin

RL

C

vin

a) Media onda

io

b) Onda completa

iC C

RL

vout

• En la práctica, la eficacia del filtro se determina mediante la variación en la tensión de salida, es decir, la diferencia entre la tensión máxima y mínima de salida. •Tensión de rizado (doble onda):

FR 

Rizado

vout

T/2

vout

vP

vr

vDC

0

VDC  Vp  Vef' 

Vef' IO 1   VDC 4· 3·f·C·VDC 4· 3·f·C·R L

2 



Vr 2· 3

Vr 2

Q  C·Vr T Q  IO · 2

 VDC  VP 

IO 4·f·C

3 

Vr 

ωt

IO 2 f C

Fundamentos de Electrónica DETECCIÓN DE AVERÍAS

Departamento de Tecnoloxía Electrónica

50 Hz

V2

V1

+

C

R

-

AVERÍAS TÍPICAS DEL RECTIFICADOR CON FILTRO POR CONDENSADOR Fusible fundido

V1

V2

Vdc

VR

frizado

Salida

0

0

0

0

0

No hay salida

Condensador abierto

Bien Bien Baja

Alta

100 Hz

Onda completa

Diodo abierto

Bien Bien Baja

Alta

50 Hz

Rizado media onda

Todos los diodos abiertos

Bien Bien

0

0

0

No hay salida

0

0

0

No hay salida

Alta

100 Hz

Salida baja

Bien 100 Hz

Salida Baja

Carga cortocircuitada Condensador con fugas

0

0

Bien Bien Baja

Devanados cortocircuitados Bien Baja Baja

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