Circuitos Rectificadores De Diodo - Conceptos Básicos, Acción y Configuración.

Los circuitos rectificadores de diodo son uno de los circuitos clave utilizados en los equipos electrónicos. Pueden utilizarse en fuentes de alimentación conmutadas y fuentes de alimentación lineales, demodulación de señales de RF, detección de potencia de RF y mucho más.

Hay varios tipos diferentes de circuitos rectificadores de diodos, cada uno con sus propias ventajas y desventajas. La decisión sobre qué tipo de circuito de diodo utilizar depende de la situación dada.

Conceptos básicos del circuito rectificador de diodos

El componente clave de cualquier circuito rectificador es, naturalmente, el diodo o los diodos utilizados. Estos dispositivos son únicos porque sólo permiten el paso de la corriente en una dirección.

Curiosamente, Ambrose Fleming, que inventó la primera forma de diodo, llamó a su versión válvula por su acción unidireccional. Actualmente, los diodos semiconductores realizan la misma función, pero ocupan una fracción del espacio y normalmente sólo cuestan una pequeña parte.

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El diodo semiconductor tiene una característica parecida a la que se muestra a continuación. En la dirección de avance, se requiere un pequeño voltaje a través del diodo antes de que conduzca - esto se conoce como el voltaje de encendido.

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La tensión real depende del tipo de diodo rectificador y del material utilizado. En el caso de un rectificador de diodo de silicio estándar, esta tensión de conexión es de unos 0,6 voltios. Los diodos de germanio tienen una tensión de encendido de entre 0,2 y 0,3 V, y los diodos Schottky de silicio tienen una tensión de encendido similar, de entre 0,2 y 0,3 V.

En el sentido inverso, el diodo rectificador acabará por romperse. La tensión de ruptura es normalmente muy superior a la tensión de conexión; las escalas del diagrama se han alterado (comprimido) en la dirección inversa para ilustrar que se produce la ruptura inversa.

Para las aplicaciones de rectificación de potencia, normalmente se utilizan diodos de potencia o diodos Schottky. Para la rectificación de la señal se pueden utilizar diodos de contacto de punto pequeño, diodos de señal o diodos Schottky.

El diodo Schottky tiene la ventaja de que sólo requiere una tensión directa de unos 0,2 - 0,3 voltios para la conducción directa. Esto es particularmente útil cuando se detectan pequeñas señales de radio, y cuando se utiliza como rectificador de potencia se reducen las pérdidas de energía. Sin embargo, las características de fuga inversa no son tan buenas como las de los diodos de silicio normales.

Símbolo del diodo y paquetes

El símbolo del circuito de diodos es ampliamente conocido. Los diodos también se presentan en una gran variedad de envases, aunque algunos de los formatos más habituales se muestran en el siguiente diagrama.

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Acción del diodo rectificador

La acción del diodo es permitir que la corriente fluya en una sola dirección. Por lo tanto, si se aplica una forma de onda alterna a un diodo, éste sólo permitirá la conducción en la mitad de la forma de onda. La mitad restante queda bloqueada.

Configuraciones de circuitos rectificadores de diodos

Existen varias configuraciones de circuitos rectificadores de diodos que pueden utilizarse. Cada una de estas configuraciones tiene sus propias ventajas y desventajas y, por lo tanto, son aplicables a diferentes aplicaciones.

Circuito rectificador de media onda: Es la forma más sencilla de rectificador. A menudo se utiliza un solo diodo que bloquea la mitad del ciclo y deja pasar la otra. De este modo, sólo se utiliza la mitad de la forma de onda.

• Aunque la ventaja de este circuito es su simplicidad, el inconveniente es el hecho de que hay más tiempo entre los picos sucesivos de la señal rectificada. Esto hace que el suavizado sea menos eficaz y que sea más difícil conseguir un rechazo de ondulaciones de alto nivel.
• Este circuito no se utiliza para ninguna aplicación de alimentación, sino que se emplea más bien para aplicaciones de detección de señales y de nivel.

Circuito rectificador de onda completa: Esta forma de circuito rectificador utiliza las dos mitades de la forma de onda. Esto hace que esta forma de rectificador sea más eficaz, y como hay conducción en ambas mitades del ciclo, el suavizado es mucho más fácil y eficaz. Hay dos tipos de rectificador de ave completo.

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• Rectificador de onda completa con transformador de cinta central de dos diodos: La versión de dos diodos del circuito rectificador de onda completa requiere una toma central en el transformador. Cuando se utilizaban tubos de vacío/válvulas termoiónicas, esta opción era muy utilizada debido al coste de las válvulas. Sin embargo, con los semiconductores, un circuito de puente de cuatro diodos ahorra el coste del transformador con toma central y es igualmente eficaz.
• Circuito rectificador de puente completo: Es una forma específica de rectificador de onda completa que utiliza cuatro diodos en una topología de puente. Los rectificadores en puente son muy utilizados, especialmente para la rectificación de potencia, y pueden obtenerse como un único componente que contiene los cuatro diodos conectados en formato de puente.

Este formato utiliza cuatro diodos, dos que conducen en cada mitad del ciclo. Esto significa que hay dos caídas de tensión de los diodos que pueden disipar algo de potencia, pero se ahorra el requisito de un transformador de toma central, lo que supone un importante ahorro de costes. Además, los diodos no necesitan tener una tensión inversa tan alta como los utilizados en la configuración de dos diodos.