Análisis de Circuitos Eléctricos y Elestrónicos Aplicaciones de los diodos INGENIERIA MECANICA EPN Análisis por medio de la recta de carga La línea de carga traza todas las combinaciones posibles de corriente del diodo (ID) y voltaje (VD) para un circuito dado. La máxima ID es igual a E/R, y la máxima VD es igual a E. El punto donde la línea de carga y la curva característica se cruzan es el Punto Q, Que identifíca ID y VD para un díodo en particular en circuito dado Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Configuraciones de diodos en serie Polarización directa Constantes Diodo de Si : VD = 0.7 V Diodo de Ge : VD = 0.3 V Análisis (para el Silicio) VD = 0.7 V (o VD = E isi E < 0.7 V) VR = E – VD ID = IR = IT = VR / R Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Configuraciones de diodos en serie Polarización inversa Los diodos idealmente se comportan como circuitos abiertos Análisis VD = E VR = 0 V ID = 0 A Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Configuraciones de diodos en paralelo V 0.7 V D V V V 0.7 V D1 D2 o V 9.3 V R E V 10 V .7 V D I 28 mA R R .33 kΩ I D1 I D2 28 mA 14 mA 2 Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Rectificación de media onda El diodo conduce solo cuando está polarizado directamente , por lo tanto, solo la mitad del ciclo de CA pasa a través del diodo a la salida. La tensión de salida de CC es 0.318Vm, donde Vm = la tensión de CA máxima. Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN PIV (PRV) Debido a que el diodo solo está polarizado en sentido directo durante la mitad del ciclo de CA, también se polariza inversamente durante medio ciclo. Es importante que la clasificación de tensión de ruptura inversa del diodo sea lo suficientemente alta como para resistir la tensión de CA de pico de polarización inversa. PIV (or PRV) > Vm Donde PIV = Voltaje de pico inverso PRV = Voltaje reverso de pico Vm = Voltaje Pico AC Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Rectificación de onda completa El proceso de rectificación puede mejorarse utilizando un circuito rectificador de onda completa. La rectificación de onda completa produce una mayor salida de CC: Media onda: Vdc = 0.318Vm Onda completa: Vdc = 0.636Vm Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Rectificación de onda completa Puente rectificador Un rectificador de onda completa con cuatro diodos que están conectados en una configuración de puente VDC = 0.636Vm Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Rectificación de onda completa Rectificador de transformador con derivación central Requiere de dos diodos y un transformador con derivación central. VDC = 0.636Vm Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Resumen de circuitos rectificadores En un circuito rectificador de transformador con toma central, El voltaje pico AC es el voltaje del secundario del transformador en la toma central. Rectificador Ideal VDC Real VDC Rectificador de media onda VDC= 0.318Vm VDC = 0.318Vm – 0.7 Puente rectificador VDC = 0.636Vm VDC = 0.636Vm – 2(0.7 V) Rectificador de transformador con toma central. VDC = 0.636Vm VDC = 0.636Vm – 0.7 V Vm = Voltaje máximo o pico de CA. Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Diodos recortadores El diodo en un circuito serie recortador, "recorta" cualquier voltaje que no lo polarice directamente: • Una Polaridad con polarización inversa • Una polaridad con polarización directa inferior a 0,7 V (para un diodo de silicio) Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Polarización de los Recortadores Agregar una fuente de CC en serie con el diodo de corte cambia la polarización directa efectiva del diodo. Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Configuración en paralelo El diodo en un circuito recortador en paralelo "recorta" cualquier voltaje que lo polariza directamente. Se puede agregar una polarización DC en serie con el diodo para cambiar el nivel de recorte. Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Resumen de circuitos recortadores Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Resumen de circuitos recortadores Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Resumen de circuitos recortadores Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Sujetadores Un diodo y un condensador se pueden combinar para "sujetar" una señal de CA a un nivel de CC específico. Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Circuitos sujetadores polarizados La señal de entrada puede ser de cualquier tipo de forma de onda, como una onda sinusoidal, cuadrada o triangular. La fuente de CC le permite ajustar el nivel de DC. Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Resumen de circuitos sujetadores Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Diodos Zener El Zener es un diodo que se opera en polarización inversa en el Voltaje Zener (Vz). Cuando Vi VZ • El Zener está en ON • El voltaje a través del Zener es VZ • La corriente en el Zener: IZ = IR – IRL • La potencia en el Zenes: PZ = VZIZ Cuando Vi < VZ • El Zener está OFF • El Zenesr actua como un circuito abierto. Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Valores de resistencia Zener Si R es demasiado grande, el diodo Zener no puede conducir porque IZ < IZK. La corriente mínima está dada por : ILmin IR IZK El valor máximo de la resistencia RL es : RLmax VZ ILmin Si R es muy pequeña, IZ > IZM . La corriente máxima permitida para el circuito viene dada por : El valor mínimo de resistencia es : Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad IL max VL V Z RL RL min RVZ RL min Vi VZ © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Circuitos Multiplicadores de voltaje Los circuitos multiplicadores de tensión utilizan una combinación de diodos y condensadores para intensificar la tensión de salida de los circuitos rectificadores. Tres multiplicadores de tensión comunes son: Doblador de Voltaje Triplicador de Voltaje Cuadriplicador de Voltaje Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Doblador de Voltaje La salida de este duplicador de voltaje de media onda puede calcularse usando: Vout = VC2 = 2Vm Donde Vm = La tensión secundaria máxima del transformador Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Doblador de Voltaje Medio ciclo positivo D1 conduce D2 esta switcheado en off Capacitor C1 se carga hasta Vm Medio ciclo negativo D1 esta switcheado en off D2 conduce Capacitor C2 se carga hasta Vm Vout = VC2 = 2Vm Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Triplicador o cuadriplicador de voltaje Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN Aplicaciones prácticas Circuitos Rectificadores Conversiones de CA a CC para circuitos operados por CC Circuitos de carga de la batería Circuitos simples de diodos Circuitos de protección contra sobrecorrientes Inversión de Polaridad Corrientes causadas por un golpe inductivo en un circuito de relé Circuitos Zener Protección contra sobrevoltaje Configuración de voltajes de referencia Electronic Devices and Circuit Theory Boylestad © 2013 by Pearson Higher Education, Inc Upper Saddle River, New Jersey 07458 • All Rights Reserved INGENIERIA MECANICA EPN
