Muchos circuitos electrónicos necesitan una fuente de alimentación de Corriente Continua Rectificada para alimentar diversos componentes electrónicos básicos a partir de la red eléctrica de Corriente Alterna disponible. Los rectificadores se utilizan para convertir la corriente alterna en corriente continua. Entre los rectificadores, el puente rectificador es el circuito rectificador más eficiente.
En las siguientes secciones, vamos a aprender más sobre su construcción, funcionamiento y más.
¿Qué es un Puente Rectificador de Diodos?
Podemos definir a los puentes rectificadores como un tipo de rectificador de onda completa que utiliza cuatro o más diodos en una configuración de circuito de puente para convertir eficazmente la corriente alterna (CA) en una corriente continua (CC).
Los puentes rectificadores se utilizan ampliamente en las fuentes de alimentación que proporcionan la tensión continua necesaria para los componentes o dispositivos electrónicos. Pueden construirse con cuatro o más diodos o cualquier otro interruptor de estado sólido controlado.
Construcción
La construcción de un puente rectificador se muestra en la siguiente figura. El circuito del puente rectificador está formado por cuatro diodos D1, D2, D3, D4 y una resistencia de carga RL. Los cuatro diodos están conectados en una configuración de bucle cerrado para convertir eficazmente la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). La principal ventaja de esta configuración es la ausencia del costoso transformador con derivación central. Por lo tanto, el tamaño y el coste se reducen.
La señal de entrada se aplica a través de los terminales A y B y la señal de salida se obtiene a través de la resistencia de carga RL conectada entre los terminales C y D. Los cuatro diodos están dispuestos de tal manera que sólo dos diodos conducen la electricidad durante cada semi-ciclo. D1 y D3 son pares que conducen la corriente eléctrica durante el semiciclo positivo. Asimismo, los diodos D2 y D4 conducen la corriente eléctrica durante el semiciclo negativo.
Funcionamiento
Cuando se aplica una señal de CA a través del puente rectificador, durante el semi-ciclo positivo, el terminal A se vuelve positivo mientras que el terminal B se vuelve negativo. Esto hace que los diodos D1 y D3 se polaricen directamente mientras que D2 y D4 se polarizan inversamente.
El flujo de corriente durante el semiciclo positivo se muestra en la siguiente figura:
Durante el semiciclo negativo, el terminal B se vuelve positivo mientras que el terminal A se vuelve negativo. Esto hace que los diodos D2 y D4 estén ne polarización directa y que los diodos D1 y D3 estén en polarización inversa.
El flujo de corriente durante el semiciclo negativo se muestra en la siguiente figura:
De las figuras anteriores se desprende que el flujo de corriente a través de la resistencia de carga RL es el mismo durante el semi-ciclo positivo y el semi-ciclo negativo. La polaridad de la señal de CC de salida puede ser completamente positiva o negativa. En nuestro caso, es completamente positiva. Si el sentido de los diodos se invierte, entonces obtenemos una tensión continua completamente negativa.
Por lo tanto, un puente rectificador permite la corriente eléctrica durante los semiciclos positivo y negativo de la señal de CA de entrada.
Las formas de onda de salida del puente rectificador se muestran en la siguiente figura.
Tipos de Puentes Rectificadores
Los puentes rectificadores se clasifican en varios tipos en función de los siguientes factores: tipo de alimentación, capacidad de control, configuraciones del circuito puente, etc. Los puentes rectificadores se clasifican principalmente en rectificadores monofásicos y trifásicos. Ambos tipos se clasifican a su vez en rectificadores no controlados, semicontrolados y totalmente controlados. A continuación se describen algunos de estos tipos de rectificadores.
Rectificadores Monofásicos y Trifásicos
La naturaleza de la fuente de alimentación, es decir, una alimentación monofásica o trifásica, decide estos rectificadores. El puente rectificador monofásico consta de cuatro diodos para convertir la CA en CC, mientras que un rectificador trifásico utiliza seis diodos, como se muestra en la figura. Estos pueden ser de nuevo rectificadores no controlados o controlados en función de los componentes del circuito, como diodos, tiristores, etc.
Puente Rectificador No Controlado
Este puente rectificador utiliza diodos para rectificar la entrada como se muestra en la figura. Como el diodo es un dispositivo unidireccional que permite el flujo de corriente en una sola dirección. Con esta configuración de diodos en el rectificador, no permite que la potencia varíe en función de las necesidades de la carga. Por ello, este tipo de rectificador se utiliza en fuentes de alimentación constantes o fijas.
Puente Rectificador Controlado
En este tipo de rectificador, convertidor de CA/CC, 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 tensiones. Al activar estos dispositivos en distintos momentos, la potencia de salida en la carga se modifica adecuadamente.
Ventajas
- El rendimiento del puente rectificador es mayor que el de un rectificador de media onda. Sin embargo, el rendimiento del puente rectificador y del rectificador de onda completa con derivación central es el mismo.
- La señal de salida de CC del puente rectificador es más suave que la de un rectificador de media onda.
- En un rectificador de media onda, sólo se utiliza la mitad de la señal de CA de entrada y la otra mitad se bloquea. La mitad de la señal de entrada se desperdicia en un rectificador de media onda. Sin embargo, en un puente rectificador, la corriente eléctrica se permite durante los semis-ciclos positivos y negativos de la señal de CA de entrada. Por lo tanto, la señal de CC de salida es casi igual a la señal de CA de entrada.
Desventajas
- El circuito de un puente rectificador es complejo si se compara con un rectificador de media onda y un rectificador de onda completa con derivación central.
- Los puentes rectificadores utilizan 4 diodos, mientras que los rectificadores de media onda y los rectificadores de onda completa con derivación central sólo utilizan dos diodos.
- Cuando se utilizan más diodos se producen más pérdidas de potencia.
- En un rectificador de onda completa con derivación central, sólo un diodo conduce durante cada semi-ciclo. Pero en un puente rectificador, dos diodos conectados en serie conducen durante cada semi-ciclo. Por lo tanto, la caída de tensión es mayor en un puente rectificador.
Aplicaciones del Puente Rectificador
- Para suministrar tensión continua polarizada y constante en la soldadura.
- En el interior de Fuentes de alimentación
- En el interior de cargadores de baterías
- En el interior de turbinas eólicas
- Para detectar la amplitud de las señales de modulación
- Para la conversión de alta tensión de CA a baja tensión de CC