CIRCUITOS CON DIODOS.

Transcripción

1 ema 3 CIRCUIOS CON DIODOS. 1.- Aplicación elemental..- Circuitos recortadores (limitadores)..1.- Resolución de un circuito recortador utilizando las cuatro aproximaciones del diodo Resolución utilizando la primera aproximación Resolución utilizando la segunda aproximación Resolución utilizando la tercera aproximación Resolución utilizando la aproximación de diodo ideal...- Otros circuitos recortadores Circuito recortador a dos niveles. 1

2 ema Circuitos rectificadores Rectificador de media onda Cálculo de la corriente Cálculo de la tensión en el diodo Rectificador de onda completa Circuito con dos diodos Cálculo de las corrientes Cálculo de las tensiones en los diodos Circuito con puente de diodos Cálculo de las corrientes Cálculo de las tensiones en los diodos. 4.- Filtrado de condensador. 5.- Circuitos adicionales. ema 3.- Circuitos con diodos

3 Pasos a seguir en la resolución de circuitos con diodos 1.- Suponer un estado del diodo.- Sustituir el diodo por su modelo y resolver el circuito (Cálculo de tensiones y corrientes) 3.- Comprobar que condición debe de cumplir la entrada para que el diodo esté en el estado supuesto 3 ema 3.- Circuitos con diodos

4 1.- Aplicación elemental. R Si v 0 v = v L i o i RL + Rr Si 0 v V v = 0 i γ R Si v V v = (v V ) L i γ o i RL + Rf o γ 4 ema 3.- Circuitos con diodos

5 1.- Aplicación elemental. 5 ema 3.- Circuitos con diodos

6 .- Circuitos recortadores Resolución utilizando la 1ª aproximación. R r = 100 kω R f = 0Ω V γ = 0,7 V 100vi + 10 Si vi 10 V vo = 101 Si 10 vi 10,7 V vo = vi Si v 10,7 V v = i o vi ema 3.- Circuitos con diodos

7 Resolución utilizando la 1ª aproximación. 7 ema 3.- Circuitos con diodos

8 .- Circuitos recortadores Resolución utilizando la ª aproximación. R r = R f = 0Ω V γ = 0,7 V Si vi 10,7 V vo = vi Si v 10,7 V v = i o vi ema 3.- Circuitos con diodos

9 .1..- Resolución utilizando la ª aproximación. 9 ema 3.- Circuitos con diodos

10 .- Circuitos recortadores Resolución utilizando la 3ª aproximación. R r = R f = 0 V γ = 0,7 V Si vi 10,7 V vo = vi Si v 10,7 V v = 10,7 V i o 10 ema 3.- Circuitos con diodos

11 Resolución utilizando la 3ª aproximación. 11 ema 3.- Circuitos con diodos

12 .- Circuitos recortadores Resolución utilizando la 4ª aproximación. R r = R f = 0 V γ = 0 Si vi 10 V vo = vi Si v 10 V v = 10 V i o 1 ema 3.- Circuitos con diodos

13 Resolución utilizando la 4ª aproximación. 13 ema 3.- Circuitos con diodos

14 .- Circuitos recortadores...- Otros circuitos recortadores. 14 ema 3.- Circuitos con diodos

15 .- Circuitos recortadores. 15 ema 3.- Circuitos con diodos

16 .- Circuitos recortadores..3.- Circuito recortador a dos niveles. 16 ema 3.- Circuitos con diodos

17 3.- Circuitos rectificadores Rectificador de media onda. V V = N N red 1 i Primer semiperiodo diodo en conducción Vo = Vi Segundo semiperiodo diodo en corte Vo = 0 17 ema 3.- Circuitos con diodos

18 3.1.- Rectificador de media onda. 18 ema 3.- Circuitos con diodos

19 3.1.- Rectificador de media onda. Utilizando la 3ª aproximación Primer semiperiodo diodo en conducción Vo = Vi-Vγ Segundo semiperiodo diodo en corte Vo = 0 19 ema 3.- Circuitos con diodos

20 3.1.- Rectificador de media onda Cálculo de la corriente. i = v R o L V = ω RL t i = 0 M 0 t i sen ( t) 0 ema 3.- Circuitos con diodos

21 3.1.- Rectificador de media onda Cálculo de la corriente. Valor medio o de continua 1 1 I ( 1) I i dt i dt I sen ( t) dt cos ( t) IM I dc = π I M [ ] dc = 0 0 M 0 + = ω = ω ω Valor eficaz = 1 IM = 0 0 IM = i dt + 1 cos (ωt) 0 i dt = dt 1 1 sen π + ω 0 i dt IM = t = 1 1 sen 0 = ω 0 1 sen (ωt) ω I 4 M ( ωt) dt 1 ema 3.- Circuitos con diodos I M sen 0 = I = M 0 sen I = ( ωt) dt = I M

22 3.1.- Rectificador de media onda Cálculo de la tensión en el diodo. 0 t v = v v = 0 t v o = 0 v D = v i o i D v D = v i - v o ema 3.- Circuitos con diodos

23 3.- Circuitos rectificadores Rectificador de onda completa Circuito con dos diodos. SM La tensión a rectificar es v = sen( ϖt) i V 3 ema 3.- Circuitos con diodos

24 3..- Rectificador de onda completa Circuito con dos diodos. D1 ON, D OFF Vo = Vi D1 OFF, D ON Vo = -Vi 4 ema 3.- Circuitos con diodos

25 3..- Rectificador de onda completa Circuito con dos diodos. 5 ema 3.- Circuitos con diodos

26 3..- Rectificador de onda completa Circuito con dos diodos Cálculo de las corrientes. I dc I = π M I = I M i = v R o L 6 ema 3.- Circuitos con diodos

27 3..- Rectificador de onda completa Circuito con dos diodos Cálculo de las corrientes. Valor medio o de continua 1 I ( 1) I i dt i dt I sen ( t) dt cos ( t) M [ ] dc = 0 0 M 0 + = ω = ω ω IM Idc Valor eficaz M M = π 1 I M I = i dt i dt i dt I M sen ( t) dt sen ( t) dt + = = ω = ω = 0 I M 1 cos (ωt) I M 1 = dt t sen ( t) = ω = 0 ω I 1 1 I = 0 sen sen 0 π+ = ω ω 7 ema 3.- Circuitos con diodos 0 I = I M

28 3..- Rectificador de onda completa Circuito con dos diodos Cálculo de las tensiónes en los diodos. v D1 = v i - v o v D = -v i - v o vd1 = vi vo = 0 0 t vo = vi v = v v = v D i o i v = v v = v D1 i o i t v o = v i vd = vi vo = 0 8 ema 3.- Circuitos con diodos

29 3.- Circuitos rectificadores Rectificador de onda completa Circuito con puente de diodos. 9 ema 3.- Circuitos con diodos

30 3..- Rectificador de onda completa Circuito con puente de diodos. D1 y D3 ON, D y D4 OFF Vo = Vi D1 y D3 OFF, D y D4 ON Vo = -Vi 30 ema 3.- Circuitos con diodos

31 3..- Rectificador de onda completa Circuito con puente de diodos. 31 ema 3.- Circuitos con diodos

32 3..- Rectificador de onda completa Circuito con puente de diodos Cálculo de las corrientes. I dc I = π M I = I M i = v R o L I dc I = I = π I M M 3 ema 3.- Circuitos con diodos

33 3..- Rectificador de onda completa Circuito con puente de diodos Cálculo de las tensiónes en los diodos. 1 v D1 v D3 = (v i v o ) 1 v D v D4 = (v i + v o ) 1 vd1 vd3 = ( vi vo ) = 0 0 t v v o = i 1 vd vd4 = ( vi + vo ) = vi 1 vd1 vd3 = ( vi vo ) = vi t v o = vi 1 vd vd4 = ( vi + vo ) = 0 33 ema 3.- Circuitos con diodos

34 4.- Filtrado de Condensador. A los circuitos rectificadores vistos hasta ahora vamos añadirles un condensador en paralelo con la carga En un primer análisis suponemos R L = 34 ema 3.- Circuitos con diodos

35 4.- Filtrado de Condensador. Ponemos una resistencia en paralelo con el condensador ( ) t vc = vf + vi vf exp RC A partir de /4 el diodo se pone en OFF y el C se descarga a través de R 35 ema 3.- Circuitos con diodos

36 Rectificado de media onda. ensiones V M v o v i 0 t 1 /4 t 0 -V M vd D ON D ON 36 ema 3.- Circuitos con diodos

37 Rectificado de media onda. Corrientes D ON D OFF i i D L = i + i L vo VM sn e t = = ϖ R R L C L i L id = 0 i = i = i i L L O = = C v VM t exp R R RC L L i C dv = C dt O i = π c ϖt C f C VM os 0 t 1 /4 t i D i C 37 ema 3.- Circuitos con diodos

38 Rectificado de media onda. Corrientes i L i D t 1 t 0 0 /4 i C D ON D ON 38 ema 3.- Circuitos con diodos

39 Rectificado de onda completa. ensiones V SM = V M V M v o v i 0 t 1 t /4 v D1 vd v D1 = v i -v O v D = -v i -v O -V M D1 ON D ON D1 ON D ON 39 ema 3.- Circuitos con diodos

40 Rectificado de onda completa. Corrientes i D i D1 i L 0 t 1 t /4 i C D1 ON D ON D1 ON D ON 40 ema 3.- Circuitos con diodos

41 Rectificado de onda completa. ensiones 1 VD1 V D3 = (vi v o) 1 VD V D4 = ( v i v o ) V M v o v i 0 t 1 t /4 -V M v D1 v D v D3 v D4 D1 D3 ON D D4 ON D1 D3 ON D D4 ON 41 ema 3.- Circuitos con diodos

42 Cálculos. 1 Vdc = vo dt 4 v O dt = Área encerrada por la curva = A1 + A Vdc = vo dt = ( VM V) V Δ + Δ 1 A = ΔV ( ) A1 = V ΔV Vdc = Valor medio de la tensión de rizado ΔV = ensión de descarga del condensador dc M M V = V ΔV ema 3.- Circuitos con diodos

43 Cálculos. V rp = ensión de pico de rizado V rp ΔV = V r = ensión eficaz de rizado γ = Factor de ondulación Vr γ (%) = 100 V dc V r Vrp ΔV = = ema 3.- Circuitos con diodos

44 Cálculos. D. ON Carga del condensador Carga Descarga Q D Q L Q C i L i D D. OFF Descarga del condensador i C Q C Q L dq i = dt Q = idt 44 ema 3.- Circuitos con diodos

45 Cálculos. Q C = Carga que almacena el condensador cuando el diodo está en conducción y que proporciona a la carga cuando el diodo deja de conducir QC = C ΔV Q L = Cargar que circula por la resistencia. Se supone que toda la carga que circula por la resistencia la proporciona el condensador, es decir, se desprecia Q L Q C = Suponemos que el condensador se descarga en un tiempo igual al periodo Q L QL = il dt = Idc Q = I L dc 45 ema 3.- Circuitos con diodos

46 Cálculos. Q D = Carga que atraviesa el diodo 4 D D D t1 QD = IDmax t1 Q = i dt = i dt = Area sombreada 1 4 t = t1 v= VM senϖt v = VM Δ V t 1 1 VM ΔV = arcsen π f V M QC = QL = QD 46 ema 3.- Circuitos con diodos

47 Cálculos. Resumen V V dc r = V V M rp ΔV ΔV = Vp ΔV = = 3 3 Vr γ (%) = 100 V dc QC = C ΔV Q = I L dc 1 Q = I t 4 t 1 D Dmax 1 1 VM ΔV = arcsen π f V QC = QL = QD Para onda completa M Q L = Idc 47 ema 3.- Circuitos con diodos