¿Qué es un puente rectificador: diagrama de circuito y su funcionamiento?

¿Qué es un puente rectificador: diagrama de circuito y su funcionamiento?

El circuito rectificador se utiliza para convertir la CA (corriente alterna) en CC (corriente continua). Los rectificadores se clasifican principalmente en tres tipos: rectificador de media onda, onda completa y puente. La función principal de todos estos rectificadores es la misma que la conversión de corriente, pero no convierten eficientemente la corriente de CA a CC. El rectificador de onda completa con derivación central y el rectificador de puente se convierten de manera eficiente. Un circuito puente rectificador es una parte común de las fuentes de alimentación electrónicas. Muchos circuitos electrónicos requieren una CC rectificada fuente de alimentación para alimentar los diversos componentes electronicos basicos de la fuente de alimentación de CA disponible. Podemos encontrar este rectificador en una amplia variedad de componentes electrónicos. Dispositivos de alimentación de CA como electrodomésticos , controladores de motor, proceso de modulación, aplicaciones de soldadura, etc. Este artículo describe una descripción general de un puente rectificador y su funcionamiento.

¿Qué es un puente rectificador?

Un puente rectificador es un convertidor de corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) que rectifica la entrada de CA a la salida de CC. Los rectificadores de puente se utilizan ampliamente en fuentes de alimentación que proporcionan el voltaje CC necesario para los componentes o dispositivos electrónicos. Pueden construirse con cuatro o más diodos o cualquier otro interruptor de estado sólido controlado.




Puente rectificador

Puente rectificador



Dependiendo de los requisitos de corriente de carga, se selecciona un puente rectificador adecuado. Las clasificaciones y especificaciones de los componentes, el voltaje de ruptura, los rangos de temperatura, la clasificación de corriente transitoria, la clasificación de corriente directa, los requisitos de montaje y otras consideraciones se tienen en cuenta al seleccionar una fuente de alimentación de rectificador para la aplicación de un circuito electrónico apropiado.

Construcción

La construcción del puente rectificador se muestra a continuación. Este circuito se puede diseñar con cuatro diodos, a saber, D1, D2, D3 y D4 junto con una resistencia de carga (RL). La conexión de estos diodos se puede realizar en un patrón de circuito cerrado para convertir la CA (corriente alterna) en CC (corriente continua) de manera eficiente. El principal beneficio de este diseño es la falta de un transformador de derivación central exclusivo. Por lo tanto, el tamaño, así como el costo, se reducirán.



Una vez que la señal de entrada se aplica a través de los dos terminales como A y B, entonces la señal de CC o / p se puede alcanzar a través del RL. Aquí, la resistencia de carga está conectada entre dos terminales como C y D. La disposición de dos diodos se puede hacer de tal manera que la electricidad sea conducida por dos diodos a lo largo de cada medio ciclo. Los pares de diodos como D1 y D3 conducirán corriente eléctrica durante el semiciclo positivo. De manera similar, los diodos D2 y D4 conducirán corriente eléctrica a lo largo de un semiciclo negativo.

Diagrama de circuito del puente rectificador

La principal ventaja del puente rectificador es que produce casi el doble del voltaje de salida que en el caso de un rectificador de onda completa que usa un transformador con toma central. Pero este circuito no necesita un transformador con toma central, por lo que se asemeja a un rectificador de bajo costo.


El diagrama del circuito del puente rectificador consta de varias etapas de dispositivos como un transformador, un puente de diodos, filtrado y reguladores. Generalmente, todas estas combinaciones de bloques se denominan fuente de alimentación DC regulada que alimenta varios aparatos electrónicos.



La primera etapa del circuito es un transformador que es un tipo reductor que cambia la amplitud del voltaje de entrada. La mayoría de proyectos electronicos utilice un transformador de 230 / 12V para reducir la alimentación de CA de 230V a 12V CA.

Diagrama de circuito del puente rectificador

Diagrama de circuito del puente rectificador

La siguiente etapa es un puente rectificador de diodos que utiliza cuatro o más diodos según el tipo de puente rectificador. La elección de un diodo en particular o cualquier otro dispositivo de conmutación para un rectificador correspondiente necesita algunas consideraciones del dispositivo, como el voltaje inverso máximo (PIV), la corriente directa If, las clasificaciones de voltaje, etc. un conjunto de diodos por cada medio ciclo de la señal de entrada.

Dado que la salida después de los rectificadores de puente de diodos es de naturaleza pulsante, y para producirla como CC pura, es necesario filtrar. El filtrado se realiza normalmente con uno o más condensadores conectados a través la carga, como puede observar en la siguiente figura donde se realiza el suavizado de la onda. Esta clasificación del condensador también depende del voltaje de salida.

La última etapa de esta fuente de CC regulada es un regulador de voltaje que mantiene el voltaje de salida a un nivel constante. Supongamos que funciona el microcontrolador a 5 VCC, pero la salida después del puente rectificador es de alrededor de 16 V, por lo que para reducir este voltaje y mantener un nivel constante, sin importar los cambios de voltaje en el lado de entrada, es necesario un regulador de voltaje.

Operación del puente rectificador

Como comentamos anteriormente, un puente rectificador monofásico consta de cuatro diodos y esta configuración está conectada a través de la carga. Para comprender el principio de funcionamiento del puente rectificador, debemos considerar el siguiente circuito con fines de demostración.

Durante el semiciclo positivo de los diodos de forma de onda de CA de entrada, D1 y D2 tienen polarización directa y D3 y D4 tienen polarización inversa. Cuando el voltaje, más que el nivel de umbral de los diodos D1 y D2, comienza a conducir: la corriente de carga comienza a fluir a través de él, como se muestra en la ruta de la línea roja en el diagrama a continuación.

Operación del circuito

Operación del circuito

Durante el semiciclo negativo de la forma de onda de CA de entrada, los diodos D3 y D4 tienen polarización directa, y D1 y D2 tienen polarización inversa. La corriente de carga comienza a fluir a través de los diodos D3 y D4 cuando estos diodos comienzan a conducir como se muestra en la figura.

Podemos observar que en ambos casos, la dirección de la corriente de carga es la misma, es decir, de arriba hacia abajo como se muestra en la figura, por lo que es unidireccional, lo que significa corriente continua. Por lo tanto, mediante el uso de un puente rectificador, la corriente CA de entrada se convierte en una corriente CC. La salida en la carga con este rectificador de onda puente es de naturaleza pulsante, pero producir una CC pura requiere un filtro adicional como un condensador. La misma operación es aplicable para diferentes puentes rectificadores, pero en el caso de rectificadores controlados tiristores disparando es necesario conducir la corriente para cargar.

Tipos de rectificadores de puente

Los rectificadores de puente se clasifican en varios tipos según estos factores: tipo de suministro, capacidad de control, configuraciones del circuito de acoplamiento, etc. Los rectificadores de puente se clasifican principalmente en rectificadores monofásicos y trifásicos. Ambos tipos se clasifican además en rectificadores no controlados, medio controlados y totalmente controlados. Algunos de estos tipos de rectificadores se describen a continuación.

Rectificadores monofásicos y trifásicos

La naturaleza del suministro, es decir, un suministro monofásico o trifásico, decide estos rectificadores. El puente rectificador monofásico consta de cuatro diodos para convertir CA en CC, mientras que un rectificador trifásico utiliza seis diodos , como se muestra en la figura. Estos pueden ser rectificadores controlados o no controlados dependiendo de los componentes del circuito, como diodos, tiristores, etc.

Rectificadores monofásicos y trifásicos

Rectificadores monofásicos y trifásicos

Rectificadores de puente incontrolados

Este puente rectificador utiliza diodos para rectificar la entrada como se muestra en la figura. Dado que el diodo es un dispositivo unidireccional que permite que la corriente fluya en una sola dirección. Con esta configuración de diodos en el rectificador, no permite que la potencia varíe según el requisito de carga. Entonces este tipo de rectificador se usa en fuentes de alimentación constante o fija .

Rectificadores de puente incontrolados

Rectificadores de puente incontrolados

Rectificador de puente controlado

En este tipo de rectificador, Convertidor o rectificador AC / DC - en lugar de diodos no controlados, se utilizan dispositivos de estado sólido controlados como SCR, MOSFET, IGBT, etc. para variar la potencia de salida a diferentes voltajes. Al activar estos dispositivos en varios instantes, la potencia de salida en la carga se cambia apropiadamente.

Rectificador de puente controlado

Rectificador de puente controlado

Puente rectificador IC

La configuración de pines IC del puente rectificador como RB-156 se analiza a continuación.

Pin-1 (fase / línea): Este es un pin de entrada de CA, donde la conexión del cable de fase se puede realizar desde el suministro de CA hacia este pin de fase.

Pin-2 (neutral): Este es el pin de entrada de CA donde se puede realizar la conexión del cable neutro desde el suministro de CA a este pin neutro.

Pin-3 (positivo): Este es el pin de salida CC donde se obtiene el voltaje CC positivo del rectificador de este pin positivo

Pin-4 (negativo / tierra): Este es el pin de salida de CC donde se obtiene el voltaje de tierra del rectificador de este pin negativo

Especificaciones

Las subcategorías de este puente rectificador RB-15 van desde RB15 hasta RB158. De estos rectificadores, el RB156 es el más utilizado. Las especificaciones del puente rectificador RB-156 incluyen lo siguiente.

  • La corriente de O / p DC es 1.5A
  • La tensión inversa máxima máxima es de 800 V
  • Voltaje de salida: (√2 × VRMS) - 2 voltios
  • El voltaje de entrada máximo es de 560 V
  • La caída de voltaje para cada puente es de 1 V a 1 A
  • La sobretensión es 50A

Este RB-156 es el puente rectificador monofásico, compacto y de bajo costo más utilizado normalmente. Este IC tiene el voltaje de CA i / p más alto, como 560 V, por lo que se puede utilizar para suministro de red monofásico en todos los países. La corriente continua más alta de este rectificador es 1.5A. Este IC es la mejor opción en los proyectos para convertir AC-DC y proporciona hasta 1.5A.

Características del puente rectificador

Las características del puente rectificador incluyen las siguientes

  • Factor de ondulación
  • Voltaje pico inverso (PIV)
  • Eficiencia

Factor de ondulación

La medición de la suavidad de la señal de CC de salida mediante un factor se denomina factor de ondulación. Aquí, una señal de CC suave se puede considerar como la señal de CC o / p que incluye pocas ondulaciones, mientras que una señal de CC de alta pulsación se puede considerar como la señal de o / p que incluye ondas altas. Matemáticamente, se puede definir como la fracción de voltaje de ondulación y el voltaje de CC pura.

Para un puente rectificador, el factor de ondulación se puede dar como

Γ = √ (Vrms2 / VCC) −1

El valor del factor de ondulación del puente rectificador es 0,48

PIV (voltaje inverso máximo)

El voltaje inverso pico o PIV se puede definir como el valor de voltaje más alto que proviene del diodo cuando está conectado en condición de polarización inversa a lo largo del semiciclo negativo. El circuito puente incluye cuatro diodos como D1, D2, D3 y D4.

En el semiciclo positivo, los dos diodos como D1 y D3 están en la posición conductora, mientras que los diodos D2 y D4 están en la posición no conductora. Asimismo, en el semiciclo negativo, los diodos como D2 y D4 están en la posición conductora, mientras que los diodos como D1 y D3 están en la posición no conductora.

Eficiencia

La eficiencia del rectificador decide principalmente con qué capacidad el rectificador cambia CA (corriente alterna) en CC (corriente continua). La eficiencia del rectificador se puede definir como la relación entre la potencia de CC o / py la potencia de CA i / p. La eficiencia máxima del puente rectificador es del 81,2%.

η = DC o / p Power / AC i / p Power

Forma de onda del puente rectificador

Del diagrama del circuito del puente rectificador, podemos concluir que el flujo de corriente a través de la resistencia de carga es igual a lo largo de los semiciclos positivo y negativo. La polaridad de la señal o / p DC puede ser totalmente positiva o negativa. En este caso, es totalmente positivo. Cuando se invierte la dirección del diodo, se puede lograr un voltaje de CC negativo completo.

Por lo tanto, este rectificador permite el flujo de corriente a lo largo de los ciclos de positivo y negativo de la señal i / p AC. Las formas de onda de salida del puente rectificador se ilustran a continuación.

¿Por qué se llama puente rectificador?

En comparación con otros rectificadores, este es el tipo de circuito rectificador más eficiente. Este es un tipo de rectificador de onda completa, como su nombre indica, este rectificador utiliza cuatro diodos que están conectados en forma de puente. Entonces, este tipo de rectificador se llama puente rectificador.

¿Por qué utilizamos 4 diodos en puente rectificador?

En el puente rectificador, se utilizan cuatro diodos para diseñar el circuito que permitirá la rectificación de onda completa sin utilizar un transformador con toma central. Este rectificador se utiliza principalmente para proporcionar rectificación de onda completa en la mayoría de las aplicaciones.

La disposición de cuatro diodos se puede hacer dentro de una disposición de circuito cerrado para cambiar CA a CC de manera eficiente. El principal beneficio de esta disposición es la inexistencia del transformador con toma central, por lo que el tamaño y el costo se reducirán.

Ventajas

Las ventajas del puente rectificador incluyen las siguientes.

  • La eficiencia de rectificación de un rectificador de onda completa es el doble que la de un rectificador de media onda.
  • El voltaje de salida más alto, la potencia de salida más alta y el factor de utilización del transformador más alto en el caso de un rectificador de onda completa.
  • El voltaje de ondulación es bajo y de mayor frecuencia, en el caso de un rectificador de onda completa, se requiere un circuito de filtrado simple
  • No se requiere una toma central en el secundario del transformador, por lo que en el caso de un puente rectificador, el transformador requerido es más simple. Si no se requiere aumentar o disminuir el voltaje, el transformador se puede eliminar incluso.
  • Para una potencia de salida determinada, se puede utilizar un transformador de potencia de menor tamaño en el caso del puente rectificador porque la corriente en los devanados primario y secundario del transformador de suministro fluye durante todo el ciclo de CA.
  • La eficiencia de rectificación es el doble en comparación con un rectificador de media onda
  • Utiliza circuitos de filtro simples para alta frecuencia y bajo voltaje de ondulación.
  • TUF es más alto en comparación con un rectificador con derivación central
  • El transformador de derivación central no es necesario

Desventajas

Las desventajas del puente rectificador incluyen las siguientes.

  • Requiere cuatro diodos.
  • El uso de dos diodos adicionales provoca una caída de voltaje adicional, lo que reduce el voltaje de salida.
  • Este rectificador necesita cuatro diodos, por lo que el costo del rectificador será alto.
  • El circuito no es apropiado una vez que se necesita rectificar un voltaje pequeño, porque la conexión de dos diodos se puede hacer en serie y proporciona una caída de voltaje doble debido a su resistencia interna.
  • Estos circuitos son muy complejos
  • En comparación con el rectificador de tipo con toma central, el rectificador de puente tiene más pérdida de potencia.

Una aplicación: conversión de alimentación de CA a CC mediante un rectificador de puente

La fuente de alimentación de CC regulada a menudo se requiere para muchas aplicaciones electrónicas. Una de las formas más confiables y convenientes es convertir la fuente de alimentación de CA disponible en una fuente de CC. Esta conversión de la señal de CA a la señal de CC se realiza mediante un rectificador, que es un sistema de diodos. Puede ser un rectificador de media onda que rectifica solo la mitad de la señal de CA o un rectificador de onda completa que rectifica ambos ciclos de la señal de CA. El rectificador de onda completa puede ser un rectificador de derivación central que consta de dos diodos o un rectificador de puente que consta de 4 diodos.

Aquí se demuestra el puente rectificador. La disposición consta de 4 diodos dispuestos de manera que los ánodos de dos diodos adyacentes estén conectados para dar el suministro positivo a la salida y los cátodos de los otros dos diodos adyacentes estén conectados para dar el suministro negativo a la salida. El ánodo y el cátodo de los otros dos diodos adyacentes están conectados al positivo del suministro de CA, mientras que el ánodo y el cátodo de otros dos diodos adyacentes están conectados al negativo del suministro de CA. Por tanto, 4 diodos están dispuestos en una configuración de puente de modo que en cada semiciclo dos diodos alternos conducen produciendo un voltaje de CC con repele.

El circuito dado consta de una disposición de rectificador de puente cuya salida de CC no regulada se da a un condensador de electrolito a través de una resistencia limitadora de corriente. El voltaje a través del capacitor se monitorea usando un voltímetro y sigue aumentando a medida que el capacitor se carga hasta que se alcanza el límite de voltaje. Cuando se conecta una carga a través del capacitor, el capacitor se descarga para proporcionar la corriente de entrada necesaria a la carga. En este caso, se conecta una lámpara como carga.

Una fuente de alimentación de CC regulada

Una fuente de alimentación de CC regulada consta de los siguientes componentes:

  • Un transformador reductor para convertir CA de alto voltaje en CA de bajo voltaje.
  • Un puente rectificador para convertir la CA en CC pulsante.
  • Un circuito de filtro que consta de un condensador para eliminar las ondas de CA.
  • Un regulador IC 7805 para obtener una tensión continua regulada de 5 V.

El transformador reductor convierte la fuente de alimentación de CA de 230 V a 12 V CA. Esta CA de 12 V se aplica a la disposición del puente rectificador de manera que los diodos alternos conduzcan para cada medio ciclo produciendo un voltaje de CC pulsante que consta de ondas de CA. Un condensador conectado a través de la salida permite que la señal de CA pase a través de él y bloquea la señal de CC, actuando así como un filtro de paso alto. La salida a través del condensador es, por tanto, una señal de CC filtrada no regulada. Esta salida se puede utilizar para conducir componentes eléctricos como relés, motores, etc. Un regulador IC 7805 está conectado a la salida del filtro. Da una salida regulada constante de 5V que se puede usar para dar entrada a muchos circuitos electrónicos y dispositivos como transistores, microcontroladores, etc. Aquí los 5V se usan para polarizar un LED a través de una resistencia.

Todo esto se trata de teoría del puente rectificador sus tipos, circuitos y principios de funcionamiento. Esperamos que este sano asunto sobre este tema sea útil para construir proyectos eléctricos o electrónicos de los estudiantes así como en la observación de varios dispositivos o aparatos electrónicos. Agradecemos su gran atención y nos centramos en este artículo. Y por lo tanto, escríbanos para elegir las clasificaciones de componentes requeridas en este puente rectificador para su aplicación y para cualquier otra orientación técnica.

Ahora esperamos que se haya hecho una idea sobre el concepto de puente rectificador y sus aplicaciones, si tiene más consultas sobre este tema o el concepto de proyectos eléctricos y electrónicos, deje los comentarios en la sección siguiente.

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