Calculadora de rectificador en puente – conversión de CA a CC

Un rectificador en puente es una disposición de cuatro diodos conectados en configuración de puente que convierte corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). A diferencia de un rectificador de media onda, que usa solo un diodo y desperdicia la mitad del ciclo de entrada, o de un rectificador de onda completa con derivación central, que requiere un transformador con toma central, el rectificador en puente usa ambas mitades del ciclo de CA con una red simple de cuatro diodos y cualquier secundario de transformador común. Es la topología rectificadora más común en fuentes de alimentación, cargadores de baterías y convertidores de CA a CC. El proceso de rectificación comienza con el voltaje de entrada CA, que oscila sinusoidalmente alrededor de cero. El valor pico de este voltaje es V_peak = V_rms × √2, donde V_rms es el valor eficaz impreso en las placas del equipo y medido por voltímetros de CA estándar. Durante el semiciclo positivo conducen dos de los cuatro diodos del puente, y durante el semiciclo negativo conducen los otros dos. En ambos casos la corriente fluye por la carga en la misma dirección, produciendo una forma de onda de CC pulsante que alcanza su pico dos veces por ciclo de CA. Cada diodo tiene una pequeña caída de voltaje en directa, típicamente 0.6–0.7 V para diodos de unión p-n de silicio y 0.2–0.4 V para diodos Schottky. Como siempre conducen dos diodos en serie en cada momento, el voltaje pico efectivo de salida es V_peak_out = V_peak - 2 × V_diode_drop. El voltaje promedio (CC) de salida de un rectificador en puente es V_DC = (2/π) × V_peak_out ≈ 0.6366 × V_peak_out. Un capacitor colocado en paralelo con la carga filtra la CC pulsante cargándose casi hasta el voltaje pico y descargándose lentamente en la carga entre picos. La variación residual de voltaje se llama voltaje de rizado. Para un rectificador en puente que opera a frecuencia f, con resistencia de carga R y capacitancia C, el voltaje de rizado pico a pico aproximado es V_r ≈ V_DC / (2 × f × R × C). El factor de rizado, definido como la relación entre el voltaje de rizado y el voltaje de salida CC, cuantifica qué tan suave es la salida; un factor de rizado menor significa una alimentación más limpia. El voltaje inverso pico (PIV) es el voltaje inverso máximo que aparece sobre un diodo que no conduce durante la operación del circuito. Para un rectificador en puente, PIV = V_peak - V_diode_drop (una caída de diodo menos que el pico, porque otro diodo comparte el voltaje inverso). Los diodos deben estar clasificados por encima del PIV para evitar la ruptura. La eficiencia del rectificador mide qué tan eficazmente se convierte la potencia de entrada de CA en potencia útil de salida CC. La eficiencia máxima teórica de un rectificador en puente es de aproximadamente 81.2%, frente a 40.6% para un diseño de media onda. La eficiencia real es algo menor debido a las pérdidas por conducción de los diodos y la resistencia del transformador. Esta calculadora ofrece las métricas clave para que los ingenieros evalúen si los componentes elegidos cumplirán las especificaciones de su fuente de alimentación.