Funcionamiento de Circuitos Rectificadores y Diodos de Potencia

El Circuito Rectificador

Un circuito rectificador tiene la capacidad de convertir una señal de corriente alterna (CA) en corriente continua (CC), transformando una señal bipolar en una señal monopolar.

Tipos de Rectificación

1. Rectificador de Media Onda

Este circuito genera una señal de corriente continua a partir de una señal de corriente alterna, truncando a cero todos los semiciclos (generalmente los negativos).

2. Rectificador de Onda Completa

Este circuito genera una señal de corriente continua a partir de una señal de corriente alterna aprovechando todos los semiciclos de la señal original.

Esquemas de Rectificación de Onda Completa

Para lograr una rectificación de onda completa, se plantean dos esquemas circuitales básicos:

• a) Circuito rectificador de onda completa con transformador de toma central.
• b) Circuito rectificador de onda completa con puente de diodos.

Rectificador con Transformador de Toma Central

Es aquel cuyo devanado secundario está dividido en dos para disponer así de dos voltajes secundarios. La división del devanado secundario se denomina toma central.

El Diodo Semiconductor

El diodo es un semiconductor y uno de los dispositivos más importantes en los circuitos de potencia. Son dispositivos unidireccionales, por lo que no permiten que la corriente circule en sentido contrario al de conducción. Se caracterizan porque, en estado de conducción, deben ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeña caída de tensión.

Rectificador con Dos Diodos

En este esquema, las diferencias de potencial a las que están sometidos los diodos son de signo contrario; por lo tanto, uno se encontrará en polarización directa y el otro en polarización inversa.

• Tensión de entrada positiva: El diodo 1 se encuentra en polarización directa (conduce), mientras que el diodo 2 se encuentra en inversa (no conduce).
• Tensión de entrada negativa: El diodo 2 se encuentra en polarización directa (conduce), mientras que el diodo 1 se encuentra en polarización inversa (no conduce).

Características más Importantes del Diodo

Características Estáticas

• Parámetros en bloqueo.
• Parámetros en conducción.
• Modelo estático.

Características Dinámicas

• Tiempo de recuperación inversa (trr).
• Influencia del trr en la conmutación.
• Tiempo de recuperación directo.

Potencias

• Potencia máxima disipable.
• Potencia media disipada.
• Potencia inversa de pico repetitivo.
• Potencia inversa de pico no repetitivo.

Características Térmicas y Protección

Incluyen el estudio de la disipación de calor y la protección contra sobreintensidades.

Estados de Polarización

Polarización Directa

El ánodo se conecta al positivo de la batería y el cátodo al negativo. El diodo conduce con una caída de tensión de 0,6 V a 0,7 V. Se comporta como un interruptor cerrado.

Polarización Inversa

El ánodo se conecta al negativo y el cátodo al positivo de la batería. El diodo no conduce y toda la tensión de la fuente cae sobre él. Se comporta como un interruptor abierto.

Valores Nominales de Tensión

• VF: Tensión directa en los extremos del diodo.
• VR: Tensión inversa en los extremos del diodo.
• VRSM: Tensión inversa de pico no repetitivo.
• VRRM: Tensión inversa de pico repetitivo.
• VRWM: Tensión inversa de cresta de funcionamiento.

Valores Nominales de Corriente

• IF: Corriente directa.
• IR: Corriente inversa.
• IFAV: Valor medio de la forma de onda de la corriente.
• IFRMS: Corriente eficaz en estado de conducción.
• IFSM: Corriente directa de pico (inicial).

Valores Nominales de Temperatura

• TSTG: Indica los valores máximos y mínimos de la temperatura de almacenamiento.
• Tj: Valor máximo de la temperatura de la unión que soporta el dispositivo.

Funcionamiento del Rectificador de Media Onda

Es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna.

Comportamiento del Diodo Ideal

Permite el paso de toda la corriente en una única dirección:

• Polarización directa: El diodo permite el paso de la corriente sin restricción.
• Polarización inversa: El diodo no conduce, quedando el circuito abierto.

Rectificador de Media Onda con Filtro RC

El filtro RC sirve para suavizar la señal, haciendo que el voltaje alterno se vuelva directo, asemejándose al de una batería. Al entrar la señal alterna al circuito, esta se rectifica con el diodo, permitiendo pasar solo un semiciclo (en este caso, el semiciclo positivo).