La guía completa del puente rectificador: construcción, funcionamiento, ventajas

21 de abril de 2023

Hoy en día, la mayoría de los dispositivos eléctricos cuentan con un puente de diodos semiconductores como transformador que transforma la entrada de CA de una fuente eléctrica en una salida de CC que alimenta sus circuitos y componentes. Estas piezas electrónicas discretas se conocen comúnmente como rectificadores y se pueden encontrar en todo, desde controladores de motores y electrodomésticos hasta aplicaciones de soldadura.

¿Qué es un puente rectificador?

A puente rectificador convierte la corriente alterna en corriente continua y se puede utilizar en muchas aplicaciones, como fuentes de alimentación conmutadas y fuentes de alimentación lineales. Además, los puentes rectificadores se pueden encontrar en dispositivos como equipos de soldadura eléctrica o radios.

Un circuito rectificador de puente típico consta de un voltaje de CA de entrada, cuatro diodos y una resistencia de carga conectada a la terminal positiva de la señal de CC de salida. Como se muestra en la Figura 1, esto reduce el voltaje de salida al disminuir la corriente que fluye a través de cada diodo, como se muestra.

La eficiencia máxima de un puente rectificador está determinada por la relación entre la potencia de salida de CC y la potencia de entrada de CA. Puede alcanzar hasta 81.2%, aunque, en realidad, esta cifra tiende a ser mucho más baja debido a las caídas de voltaje debido a la corriente que fluye a través de los diodos.

Puente rectificador

Construcción de un puente rectificador

fuente: turito

Un rectificador de onda completa es un convertidor de CC eficiente que utiliza cuatro diodos en un circuito de puente para convertir la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). El beneficio principal de este tipo de circuito es que no necesita un costoso transformador de derivación central, lo que reduce significativamente tanto su tamaño como su costo.

Cuando se aplica una señal de CA a un puente rectificador, los diodos D1 y D3 se polarizan en directa, mientras que los diodos D2 y D4 se polarizan en inversa. Esto hace que la corriente de carga fluya a través de los diodos D2 y D3, generando una resistencia RL en la resistencia de carga de salida.

En un semiciclo negativo, los diodos D2 y D3 se polarizan en directa mientras que C y D4 se polarizan en inversa. Esto hace que la corriente fluya a través de los diodos C y D hacia la salida RL.

Los voltajes de salida del puente rectificador son como pulsos, por lo que para obtener un suministro de CC uniforme, debemos filtrarlo con un capacitor. El capacitor se carga hasta que el voltaje rectificado alcanza su pico, luego se descarga en el circuito de carga cuando baja para suavizar la forma de onda de la rectificación.

Tipos de puentes rectificadores

Los puentes rectificadores son productos de módulos semiconductores que convierten la entrada de CA en una salida de CC, que se puede utilizar para alimentar dispositivos. Se encuentran comúnmente en electrodomésticos y artículos eléctricos en el lugar de trabajo.

1. Monofásico

Un puente rectificador monofásico es un circuito rectificador ampliamente utilizado en aplicaciones tales como fuentes de alimentación conmutadas y fuentes de alimentación lineales. Utiliza cuatro diodos (D1, D2, D3 y D4) junto con una resistencia de carga (RL) para convertir CA en CC de manera eficiente.

El proceso de rectificación depende de la polaridad de una forma de onda de CA de entrada. Cuando aparece el medio ciclo positivo en esta señal, los diodos D1 y D3 se polarizan directamente mientras que los diodos D2 y D4 se polarizan inversamente. Como resultado, la corriente comienza a fluir a través de la ruta en cortocircuito de D3 y D4..

2. Trifásico

Utilizado para convertir voltaje de CA trifásico en CC, este dispositivo consta de seis diodos y proporciona una solución rentable para rectificar la fuente de alimentación de CA en CC sin necesidad de un transformador de derivación central. 

Los rectificadores trifásicos ofrecen una mayor eficiencia de rectificación en comparación con los rectificadores monofásicos, ya que su corriente de salida es menor y se requiere menos componente de CA para la salida de CC.

El rectificador de puente trifásico es una solución popular para convertir la alimentación de CA en una salida de CC constante, pero requiere disipadores de calor costosos y soluciones de refrigeración activa, que se suman a su tamaño y complejidad.

3. Fase Variable

Los puentes rectificadores de fase variable (VPBR) son convertidores de energía eléctrica que transforman el voltaje de entrada de CA en voltaje de salida de CC. Se encuentran comúnmente en sistemas que operan a altas frecuencias, como aviones.

Estos circuitos tienen muchas aplicaciones, como la alimentación de motores, accionamientos eléctricos, iluminación y otros dispositivos electrónicos. El circuito de rectificación de estos dispositivos suele construirse con diodos.

Aplicaciones de un puente rectificador

Un puente rectificador tiene muchas aplicaciones en dispositivos electrónicos de alimentación de CA como electrodomésticos, controladores de motores, procesos de modulación y procesos de soldadura.

Un puente rectificador es una configuración eficiente de cuatro diodos diseñados para convertir CA en CC de manera eficiente. El beneficio principal de usar un puente rectificador es que no hay necesidad de un transformador de derivación central, lo que reduce el tamaño y el costo del dispositivo.

Los puentes rectificadores funcionan pasando voltaje CA a través de ellos en semiciclos positivos y negativos. Esto hace que la corriente fluya a través de una resistencia de carga RL en cantidades similares durante estos dos ciclos, produciendo voltaje de CC en las terminales D y C.

Principios de funcionamiento de un puente rectificador

Un circuito rectificador de puente consta de cuatro diodos, D1, D2, D3, y una resistencia de carga RL conectada entre los terminales A y B. Esta configuración convierte de manera eficaz las señales de CA (corriente continua) sin necesidad de un transformador centrado exclusivo.

Cuando se aplica una señal de CA de entrada a través de un puente rectificador, la terminal A se vuelve positiva y la terminal B se vuelve negativa durante medio ciclo. Como tal, los diodos D1 y D3 se polarizan en directa, mientras que los diodos D2 y D4 se polarizan en inversa.

Tanto en semiciclos positivos como negativos, la misma cantidad de corriente fluye a través de la resistencia de carga RL. Por lo tanto, independientemente de la forma en que se aplicó la señal de CA, la señal de CC de salida siempre tiene la misma polaridad.

Ventajas y desventajas de un puente rectificador

Un puente rectificador es un circuito que convierte CA en CC. Consta de cuatro diodos y una resistencia de carga.

  • Eficiencia

Proporciona una salida más suave y confiable que el rectificador de media onda y se puede emplear en la modulación de señales de radio o soldadura eléctrica para generar voltaje de CC polarizado.

  • Factor de ondulación

El factor de ondulación, o la cantidad de componentes de CA presentes en una salida rectificada de un puente rectificador, debe mantenerse lo más bajo posible. La forma más eficiente de reducir este número es mediante el uso de condensadores de filtro que filtran las formas de onda no sinusoidales.

  • Voltaje inverso pico

Los puentes rectificadores producen el doble de la tensión inversa máxima de un rectificador de onda completa con derivación central, lo que elimina la necesidad de un transformador de derivación central adicional. Además, su salida tiene factores de utilización de transformador más altos que los rectificadores de onda completa con derivación central, lo que los hace más adecuados para muchas aplicaciones. Sin embargo, su naturaleza pulsante puede presentar riesgos para los equipos electrónicos sensibles.

  • Costo

Una de las ventajas de este tipo de rectificador es que no necesita un transformador de derivación central, lo que reduce tanto el costo como el tamaño del dispositivo. Sin embargo, este tipo de rectificador también tiene algunas desventajas. Por ejemplo, la pérdida de potencia con este rectificador es mucho mayor en comparación con un rectificador de media onda o un rectificador de onda completa con derivación central.

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