Principios de electrónica, 7ma Edición - Albero Malvino

Circuitos de diodos 97
Figura 4.11 (a) Rectificador con filtro de choque de entrada. (b) La salida del rectificador tiene componentes continua y alterna. (c) Circuito
equivalente de continua. (d ) La salida del filtro es la corriente directa con un pequeño rizado.
L
R S
RECTIFICADOR
C
R L
RECTIFICADOR
R L
(a)
(c)
SALIDA
RECTIFICADA
TENSIÓN CONTINUA
SALIDA
FILTRADA
V P
t
0,636 V P
t
(b)
(d)
La salida del rectificador tiene dos componentes diferentes: una tensión continua (el valor medio) y una tensión
alterna (la parte fluctuante), como se muestra en la Figura 4.1 1b. Cada una de estas tensiones actúa como una
fuente separada. En lo que concierne a la tensión alterna, X L es mayor que X C , y esto resulta en una tensión alterna
muy pequeña en la resistencia de carga. Incluso aunque la componente alterna no sea una onda sinusoidal pura, la
Ecuación (4.9) todavía es una buena aproximación para la tensión alterna en la carga.
El circuito se comporta como en la Figura 4.11c en lo referente a la tensión continua. A 0 Hz, la reactancia inductiva
es cero y la reactancia capacitiva es infinita; sólo existen las resistencias serie de los devanados de la bobina.
Haciendo R S mucho más pequeña que R L se consigue que la mayor parte de la componente continua aparezca
en la resistencia de carga.
Así es como funciona un filtro de choque: casi toda la componente continua pasa a la resistencia de car ga, y
casi toda la componente alterna se bloquea. De esta forma, obtenemos una tensión casi perfecta, ya que es prácticamente
constante, como la tensión que genera una batería. La Figura 4.1 1d muestra la salida filtrada para una
señal de onda completa. La única desviación de una tensión continua perfecta es la pequeña tensión alterna mostrada
en la Figura 4.11d. Esta pequeña tensión alterna en la carga se denomina rizado, cuyo valor de pico a pico se
puede medir con un osciloscopio.
Principal desventaja
Una fuente de alimentación es el circuito, dentro de los equipos electrónicos, que convierte la tensión alterna de
entrada en una tensión de salida continua casi perfecta. Incluye un rectificador y un filtro. Hoy día, la tendencia es
ir hacia fuentes de alimentación de baja tensión y alta corriente. Dado que la frecuencia de la red es sólo de 60 Hz
(50 Hz), se tienen que usar inductancias grandes para obtener una reactancia lo suficientemente grande como para
conseguir un filtrado adecuado. Pero las bobinas grandes tienen resistencias de devanado grandes, lo que crea serios
problemas de diseño con corrientes de carga considerables. En otras palabras, cae demasiada tensión continua
a través de la resistencia de choque. Además, las bobinas grandes no son adecuadas para los circuitos semiconductores
modernos, en los que se pone mucho énfasis en que sean diseños ligeros.
Reguladores conmutados
Existe una aplicación importante para los filtros de choque. Un regulador conmutado es un tipo especial de
fuente de alimentación utilizada en las computadoras, monitores y una creciente variedad de equipos. La frecuencia
empleada en un regulador conmutado es mucho mayor que 60 Hz. Típicamente, la frecuencia que se filtra está
por encima de 20 kHz. A esa frecuencia mucho más elevada, podemos usar bobinas más pequeñas para diseñar
filtros de choque eficientes. Los detalles se verán en detalle en un capítulo posterior.