La rectificación es el proceso de convertir una señal alterna en una señal de una sola polaridad.
La red eléctrica nos entrega una senoide que cambia de polaridad 50 veces por segundo.
- Durante 10ms, el cable A es positivo respecto al B.
- Durante los siguientes 10ms, el cable A es negativo respecto al B.
Si conectamos un chip electrónico a esto, lo quemaremos en el semiciclo negativo. La electrónica digital necesita que el positivo sea siempre positivo.
Para lograr esto, usamos el componente semiconductor más básico: el Diodo.
El diodo
Podemos pensar en una compuerta que solo se abre hacia un lado.
- Si el agua empuja en la dirección correcta (Polarización Directa), la compuerta se abre y deja pasar el flujo.
- Si el agua intenta volver hacia atrás (Polarización Inversa), la compuerta se cierra de golpe y bloquea el paso.
El diodo hace exactamente esto con los electrones.
- Tiene un ánodo y un cátodo, identificado en muchos encapsulados mediante una banda.
- En polarización directa permite el paso de la corriente convencional del ánodo al cátodo, con una caída de tensión que depende del tipo de diodo, la corriente y la temperatura.
- En polarización inversa bloquea mientras no se supere su tensión máxima admisible.
Rectificación de media onda
Lo más simple que podemos hacer es poner un solo diodo en serie con la carga.
- Semiciclo positivo (+): El diodo conduce y la corriente pasa a la carga.
- Semiciclo negativo (-): El diodo bloquea y, en el modelo ideal, la corriente es cero.
Resultado: A la salida tenemos solo las “montañas” de arriba de la senoide. Los valles de abajo han desaparecido (valen 0V).
- Ventaja: Muy barato (1 diodo).
- Desventaja: Estamos tirando a la basura el 50% de la energía. Además, la corriente llega a “trompicones” muy separados.
Rectificación de onda completa: el puente de Graetz
Para aprovechar ambos semiciclos usamos una configuración de cuatro diodos conectados en puente.
El objetivo es ingenioso: No importa por qué cable entre la corriente (A o B), el puente se encarga de redirigirla para que salga siempre por el mismo sitio hacia la carga.
Funcionamiento paso a paso
Semiciclo Positivo (A+, B-):
- La corriente entra por A. El diodo D1 la deja pasar hacia la carga.
- Vuelve de la carga. El diodo D2 la canaliza hacia B.
- (Los otros dos diodos están bloqueados).
Semiciclo Negativo (A-, B+):
- Ahora la corriente entra por B. ¡Aquí está el truco!
- El diodo D3 (que está cruzado) canaliza esa corriente hacia la misma entrada positiva de la carga.
- Vuelve de la carga y sale por D4 hacia A.
Resultado: Lo que antes era un valle negativo, el puente lo ha “invertido” hacia arriba. Ahora tenemos una sucesión de montañas positivas sin huecos en medio.
- Frecuencia de salida: 100 Hz (el doble que la entrada).
- Eficiencia: 100% (menos la pequeña caída de voltaje de los diodos, unos 1.4V).
El Filtrado: El Condensador
Ya tenemos corriente que va siempre en la misma dirección (es Continua pulsante), pero es horrible. Sube a 325V, baja a 0V, sube a 325V… Si alimentas un ordenador con esto, se apagará cada vez que la tensión toque el cero.
Necesitamos “rellenar” los huecos. Necesitamos un depósito de inercia. En ese punto aparece nuestro viejo amigo del Módulo 3: El Condensador.
Si ponemos un condensador gordo (“Capacitor de Filtro”) en paralelo a la salida del puente:
Cuando la onda sube, el condensador se carga a tope.
Cuando la onda del puente empieza a bajar hacia cero, el condensador descarga su energía acumulada, manteniendo el voltaje alto.
El resultado ya no es una montaña rusa, sino una línea casi recta con un pequeño temblor llamado rizado (ripple). Cuanto más grande sea el condensador (
