¿Es el rectificador de onda completa mejor que el de media onda?

Question

Estoy curioso si existen diferencias prácticas entre una fuente de alimentación de corriente continua basada en un rectificador de media onda o un rectificador de onda completa.

Quiero decir que tengo unas pocas unidades pequeñas de suministro de energía de corriente continua que deberían dar 12V 0.1A cada una. Todas tienen un transformador 240V->18V, luego 1 diodo o 4 diodos, luego 78L12 (regulador de 0.1A) y uno o dos capacitores (típicamente 220uF o 470uF).

Mi pregunta es si la fuente de alimentación puede proveer un voltaje de corriente continua de buena calidad con solo un rectificador de media onda (un solo diodo) cuando se agrega un capacitor de 470uF y 78L12, o si es mejor el rectificador de puente (4 diodos).

También tengo una fuente de alimentación antigua de 12V 0.2A basada en un diodo Zener en lugar de un regulador 7812. También tiene 18V yendo solo a un diodo, luego una resistencia de 33R que limita la corriente a 0.2 amperios, luego un diodo Zener en paralelo con un capacitor de 1000uF. De nuevo: Sería mejor tener 4 diodos allí, o ¿la rectificación de media onda es suficiente aquí gracias al capacitor de 1000uF?

(Todas mis fuentes de alimentación funcionan bien, solo tengo curiosidad sobre "por qué" y "cómo" funcionan estas cosas.)

Actualización:

Encontré dos informaciones más interesantes:

1. El capacitor debe ser aproximadamente 500 uF por cada .1 Amperio de salida (o más). Esto se aplica a los rectificadores de onda completa. Dado que vi los mismos valores en los rectificadores de media onda, no es suficiente y son un mal diseño.

2. La rectificación de 4 diodos no se puede usar cuando queremos tener una salida combinada de 5V/12V (u otros dos voltajes) con un simple transformador, porque no puede proporcionar un común a tierra para dos circuitos diferentes. (Un ejemplo real más complicado: Tengo una fuente de alimentación con cuatro cables de salida del transformador -7/0/+7/+18 Volt. Luego usa rectificación con 2 diodos para obtener una salida de onda completa de 7V, y rectificación con 1 diodo para obtener una salida de media onda de 18V. La línea de 18V no se puede "actualizar" a rectificación de 4 diodos aquí.)

Answer 1

Cualquiera puede funcionar correctamente si está diseñado adecuadamente. Si tiene una fuente de rectificador tonto alimentando a un 7805, entonces todo lo que la parte del rectificador necesita hacer es garantizar que se cumpla el voltaje de entrada mínimo al 7805.

El problema es que tal fuente de alimentación solo carga el condensador de entrada en los picos del ciclo de línea, luego el 7805 lo drenará entre los picos. Esto significa que el condensador necesita ser lo suficientemente grande para seguir suministrando el voltaje de entrada mínimo al 7805 en el peor caso de drenaje de corriente durante el tiempo máximo entre los picos.

La ventaja de un rectificador de onda completa es que se utilizan tanto los picos positivos como los negativos. Esto significa que el condensador se carga dos veces más a menudo. Dado que el tiempo máximo desde el último pico es menor, el condensador puede ser menor para soportar el mismo consumo máximo de corriente. La desventaja de un rectificador de onda completa es que se necesitan 4 diodos en lugar de 1, y se pierde una gota de voltaje más de un diodo. Los diodos son baratos y pequeños, por lo que la mayoría de las veces un rectificador de onda completa tiene más sentido. Otra forma de hacer un rectificador de onda completa es con un transformador secundario con derivación central. El centro se conecta a tierra y hay un diodo desde cada extremo hacia la fuente positiva sin procesar. Esto rectifica de onda completa con solo una gota de diodo en el camino, pero requiere un transformador más pesado y costoso.

Una ventaja de un rectificador de onda media es que un lado de la entrada de CA se puede conectar directamente a la misma tierra que la salida de CC. Eso no importa cuando la entrada de CA es un secundario de transformador, pero puede ser un problema si la CA ya está referenciada a tierra.

Answer 2

Explicación simplificada:

Un rectificador de onda media ideal solo "utiliza" la mitad de la forma de onda de CA (de ahí el nombre de onda media).

Un rectificador de puente de onda completa ideal utilizará toda la forma de onda de CA.

Un rectificador de onda completa ideal (con un transformador de toma central) también utilizará toda la forma de onda de CA.

Puedes ver que para el rectificador de onda media, se omite cada segundo ciclo de CA dejando un espacio en la forma de onda de salida. Para el rectificador de onda completa, como se utiliza toda la forma de onda, el espacio desaparece (la frecuencia efectiva de salida se duplica).

Si estas formas de onda se aplican a un capacitor, puedes ver claramente que para el rectificador de onda media, para mantener una corriente continua limpia, el capacitor tendría que ser lo suficientemente grande como para sostener el voltaje durante ese gran espacio. Para el rectificador de onda completa, como hay más 'picos', el capacitor puede ser más pequeño que para un rectificador de onda media al mismo nivel de potencia.

Para responder a tu pregunta, un rectificador de onda media diseñado correctamente debería tener un capacitor suficientemente grande para mantener la regulación a pesar de solo usar la mitad de la forma de onda de CA, por lo que la regulación debería estar bien. No es necesario 'mejorar' el circuito con un puente.

Answer 3

Solo para aclarar, el transformador que reduce el voltaje solo funciona con corriente alterna. El rectificador convierte la corriente alterna en corriente continua, lo que no significa que el voltaje no esté variando, simplemente que la corriente no va en ambas direcciones. Los rectificadores de onda completa son definitivamente más impresionantes que los rectificadores de onda media porque te proporcionan energía durante ambas mitades del ciclo. ¡Incluso pueden corregir la inversión de polaridad de la corriente continua!

Answer 4

La regla de oro que aprendí a finales de los años 70 era de 2000 uF por amperio a 60 Hz. Ese instructor también explicó que históricamente, con el costo basado en el uso de rectificadores de tubo de vacío-mercurio, y con los componentes del transformador de cobre y acero siendo baratos, era una decisión económica si diseñar uno o dos rectificadores. Y el tiempo puede cambiar la base económica para las decisiones de ingeniería.

Answer 5

Hay un par de ventajas en la rectificación de puente.

Una como ya han señalado otras respuestas es que se puede prescindir de condensadores de suavizado más pequeños.

Otra es que si se observa la forma de onda de corriente de entrada de un rectificador de media onda, tiene un componente de corriente continua. Este componente de corriente continua contribuye a los problemas de saturación del transformador.