ema 3 CIRCUIOS CON DIODOS. 1.- Aplicación elemental..- Circuitos recortadores (limitadores)..1.- Resolución de un circuito recortador utilizando las cuatro aproximaciones del diodo..1.1.- Resolución utilizando la primera aproximación..1..- Resolución utilizando la segunda aproximación..1.3.- Resolución utilizando la tercera aproximación..1.4.- Resolución utilizando la aproximación de diodo ideal...- Otros circuitos recortadores...3.- Circuito recortador a dos niveles. 1
ema 3 3.- Circuitos rectificadores. 3.1.- Rectificador de media onda. 3.1.1.- Cálculo de la corriente. 3.1..- Cálculo de la tensión en el diodo. 3..- Rectificador de onda completa. 3..1.- Circuito con dos diodos. 3..1.1.- Cálculo de las corrientes. 3..1..- Cálculo de las tensiones en los diodos. 3...- Circuito con puente de diodos. 3...1.- Cálculo de las corrientes. 3...- Cálculo de las tensiones en los diodos. 4.- Filtrado de condensador. 5.- Circuitos adicionales. ema 3.- Circuitos con diodos
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
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
1.- Aplicación elemental. 5 ema 3.- Circuitos con diodos
.- Circuitos recortadores..1.1.- 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 + 535 51 6 ema 3.- Circuitos con diodos
.1.1.- Resolución utilizando la 1ª aproximación. 7 ema 3.- Circuitos con diodos
.- Circuitos recortadores..1..- 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 + 535 51 8 ema 3.- Circuitos con diodos
.1..- Resolución utilizando la ª aproximación. 9 ema 3.- Circuitos con diodos
.- Circuitos recortadores..1.3.- 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
.1.3.- Resolución utilizando la 3ª aproximación. 11 ema 3.- Circuitos con diodos
.- Circuitos recortadores..1.4.- 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
.1.4.- Resolución utilizando la 4ª aproximación. 13 ema 3.- Circuitos con diodos
.- Circuitos recortadores...- Otros circuitos recortadores. 14 ema 3.- Circuitos con diodos
.- Circuitos recortadores. 15 ema 3.- Circuitos con diodos
.- Circuitos recortadores..3.- Circuito recortador a dos niveles. 16 ema 3.- Circuitos con diodos
3.- Circuitos rectificadores. 3.1.- 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
3.1.- Rectificador de media onda. 18 ema 3.- Circuitos con diodos
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
3.1.- Rectificador de media onda. 3.1.1.- 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
3.1.- Rectificador de media onda. 3.1.1.- 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
3.1.- Rectificador de media onda. 3.1..- 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
3.- Circuitos rectificadores. 3..- Rectificador de onda completa. 3..1.- Circuito con dos diodos. SM La tensión a rectificar es v = sen( ϖt) i V 3 ema 3.- Circuitos con diodos
3..- Rectificador de onda completa. 3..1.- Circuito con dos diodos. D1 ON, D OFF Vo = Vi D1 OFF, D ON Vo = -Vi 4 ema 3.- Circuitos con diodos
3..- Rectificador de onda completa. 3..1.- Circuito con dos diodos. 5 ema 3.- Circuitos con diodos
3..- Rectificador de onda completa. 3..1.- Circuito con dos diodos. 3..1.1.- Cálculo de las corrientes. I dc I = π M I = I M i = v R o L 6 ema 3.- Circuitos con diodos
3..- Rectificador de onda completa. 3..1.- Circuito con dos diodos. 3..1.1.- 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 0 0 0 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
3..- Rectificador de onda completa. 3..1.- Circuito con dos diodos. 3..1.1.- 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
3.- Circuitos rectificadores. 3..- Rectificador de onda completa. 3...- Circuito con puente de diodos. 9 ema 3.- Circuitos con diodos
3..- Rectificador de onda completa. 3...- 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
3..- Rectificador de onda completa. 3...- Circuito con puente de diodos. 31 ema 3.- Circuitos con diodos
3..- Rectificador de onda completa. 3...- Circuito con puente de diodos. 3...1.- 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
3..- Rectificador de onda completa. 3...- Circuito con puente de diodos. 3...- 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
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
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
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
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
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
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
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
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
Cálculos. 1 Vdc = vo dt 4 v O dt = Área encerrada por la curva = A1 + A 1 1 1 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
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 = = 3 3 43 ema 3.- Circuitos con diodos
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
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
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
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