Problemas para entender el condensador de carga en el puente rectificador

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

El libro de Boylestad dice que con los diodos que conducen, el efecto de la resistencia se "elimina", por lo que el R C constante es tan pequeña que el capacitor se carga con el valor de V 1 extremadamente rápido. ¿Es una buena aproximación decir que se carga instantáneamente sin importar el valor de R y C ? Suponiendo diodos ideales, fuentes de voltaje, etc. Esto se menciona en la sección de circuitos de sujeción con fuentes de voltaje constante alternas, ¿sería diferente con una onda sinusoidal?

Si es posible me gustaría preguntar algo más. Suponiendo una caída de tensión directa de 0,6 en cada diodo, la tensión máxima en Vo sería V1 - 0,6 - 0,6 = V1 - 1,2. Si los diodos se consideran ideales con una caída de 0 V en polarización directa, entonces Vo = V1 en este caso. Aquí hay un ejercicio realizado en mi salón de clases donde el voltaje pico en Vo es diferente a V1, suponiendo que todos los diodos son ideales con una caída de 0 V, fuentes ideales, etc. ¿Tiene sentido? ¿Podría el condensador no estar completamente cargado al final de un medio ciclo? Gracias de nuevo.

Todavía hay una constante de tiempo, y la C sigue siendo parte de ella, pero la R no lo es. En cambio, hay una R diferente (generalmente mucho más pequeña) compuesta por la impedancia de la fuente de onda sinusoidal, la resistencia directa de los diodos y el cable de interconexión. Si eso es "instantánea" o no depende de los detalles.
También debe comprender que "cargas con el valor de V1" significa el valor máximo unidireccional de la onda sinusoidal menos dos caídas de diodo directo. (Muchos libros le dirán que la caída de tensión directa de un diodo ideal es de 0 voltios; en My Book, la caída de tensión directa de un diodo ideal es de 0,6 voltios, que está mucho más cerca del mundo real ideal que 0 voltios). el valor máximo direccional para una entrada de onda sinusoidal perfecta (la mayoría de los voltajes de línea no lo son) sería la mitad del voltaje de pico a pico que ve en un oscopio y definitivamente no el voltaje RMS, que es lo que lee en un DVM conectado a la fuente de CA.
Agregue a lo que dijeron: a medida que Vmains se eleva por encima de Vcap y el diodo comienza a conducir Icap ~ = V / r = (Vmains-Vcap) / (Rmains + Rwiring + ESR cap +) = picos de corriente muy grandes. Agregar una pequeña resistencia de dispersión en serie con HV fuera del puente o en la entrada de la red ayuda. Sin esto, en el mundo real, se producen picos de RFI debido a las corrientes de pulso de diodo.
Gracias chicos, eso tiene sentido ahora. Si es posible me gustaría preguntar algo más. Suponiendo una caída de tensión directa de 0,6 en cada diodo, la tensión máxima en Vo sería V1 - 0,6 - 0,6 = V1 - 1,2. Si los diodos se consideran ideales con una caída de 0 V en polarización directa, entonces Vo = V1 en este caso. Aquí hay un ejercicio realizado en mi salón de clases donde el voltaje pico en Vo es diferente a V1, suponiendo que todos los diodos son ideales con una caída de 0 V, fuentes ideales, etc. ¿Tiene sentido? ¿Podría el condensador no estar completamente cargado al final de un medio ciclo? Gracias de nuevo.
¡No olvide que en la vida real, si C es muy grande, la "corriente de entrada" que carga C en el primer medio ciclo después del encendido puede ser lo suficientemente grande como para freír los diodos!
Gracias alefzero. Lo que tengo problemas para entender en este momento es esto: si tengo Vi = 10 V, caída directa de diodo de 0 V, ¿cómo podría tener un voltaje máximo en Vo inferior a 10 V? Suponiendo todo ideal ofc...
Tenga en cuenta que, en la vida real, la fuente de CA del puente rectificador suele ser un transformador. Los devanados del transformador tienen una resistencia que hará que el voltaje de entrada caiga con el aumento de la carga (p. ej., irrupción del condensador). Además, la fuente de CA al transformador también será imperfecta y provocará una caída de voltaje. Ejemplo del mundo real: televisores de tubo más antiguos. Encienda uno y es posible que vea que las luces en el mismo circuito se atenúan momentáneamente debido a las corrientes de entrada que inducen caídas de voltaje en el lado de suministro de los transformadores de potencia.

Respuestas (2)

Si V1 es una fuente de voltaje perfecta y los diodos también son perfectos, el efecto de R solo se elimina cuando C se está cargando, que será cuando el valor absoluto de V1 sea mayor que el voltaje en C.

En cualquier otro momento, R estará descargando C, por lo que R se vuelve visible y provoca una ondulación en el voltaje de salida.

¿Puedo obtener el voltaje máximo en Vo aplicando KVL? ¿O ese valor depende de la capacitancia, período de la onda, etc.?
@JoãoPedro: Con una fuente de voltaje perfecta, diodos perfectos, una carga perfecta y un capacitor perfecto, si el voltaje de entrada se da en voltios, RMS, el voltaje de salida pico será, simplemente, V i norte × 2

Los diodos de potencia apropiados y la tapa electrolítica de baja ESR tendrán una constante de tiempo de ESR*C de <10~100us, mientras que las tapas electrónicas económicas clasificadas para una corriente de ondulación mucho más baja (o sin clasificación dada) tienen una ESR más alta que será de 200uS a >1000us.

Así que no es instantáneo sino rápido. Siempre se prefieren las tapas de ESR más bajas debido a la pérdida de calor I^2*ESR.

Mientras tanto, la constante de tiempo de carga R * C debe elegirse para un nivel de ondulación razonable, como el 10%, donde resulta que RC debe ser> = 16/f para la frecuencia de línea en la entrada del puente. Esto da como resultado picos de corriente muy grandes a plena carga iguales a % Vripple en el ciclo de trabajo (d) y 1/d en picos de corriente de carga.

Además, sin carga, los límites aumentarán a 1,4*Vac rms a plena carga y también aumentarán otro 8~10% desde la caída de Vac a carga nominal o, en otras palabras, el Vdc puede oscilar hasta un 50% más alto sin comparación con carga completa.

Puede haber otras fórmulas que determinen las proporciones de Carga R a Cap ESR, pero el valor C solo debe caer un 10 % a frecuencias de pulso 2f para una ondulación de carga completa del 10 %.

Esto es solo 1/6 del tiempo de cambio del valor de la constante de tiempo del exponente RC para una caída del 60% en el voltaje, por lo tanto, se necesitan 6T min para 100Hz y 12T para 50Hz. El puente es un duplicador de frecuencia. El tiempo de almacenamiento adicional a 16T se debe a errores de aproximación, margen de voltaje y envejecimiento del valor límite.

Es por eso que lo llamamos una fuente de alimentación no regulada.

Puede simular el voltaje máximo de su fuente de CA y f, agregar ESR a la tapa con una R fija y ver los resultados aquí .

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