DIODOS CON CARGAS RC Y RL

Diodos Schottky

La figura 2.12a muestra un circuito con diodo y carga RC. Para simplificar, se considera que el diodo es ideal. Por "ideal" se entiende que el tiempo de recuperación inversa t_rr la caída de voltaje en sentido directo son despreciables. Esto es, t_rr = 0 y V_D = 0. El voltaje de la fuente Vs es de corriente continua (cd) y constante. 

Circuito de diodo con una carga RC

Cuando se cierra el interruptor S₁ en el momento t = 0,la corriente de carga i que fluye por el condensador se puede determinar partiendo de que

Corriente de carga del condensador 

Con la condición inicial v_c (t = 0) = 0, la solución de la ecuación anterior para la corriente de carga i es:

I(t) = (V_s/R)e^-t/RC

El voltaje v_c del condensador es

Voltaje del condensador

en donde ϒ= RC es la constante de tiempo de una carga RC. La velocidad inicial de cambio del

voltaje en el condensador es

dv_c / dt =(  V_s / RC )e^-t/RC

y la velocidad inicial de cambio de ese condensador (cuando t = 0) se obtiene de la ecuación siguiente

Ecuación de la velocidad de cambio del condensador

En la figura siguiente (a) se ve un circuito con diodo y carga RL. 

Circuito de diodo con una carga RL

Cuando se cierra el interruptor S₁  en el momento t = 0, aumenta la corriente i a través del inductor, y se obtiene partiendo de 

V_s = v_L + v_R = L (di/dt) + Ri

Para la condición inicial i(t = 0) = 0, la solución de la ecuación es

i(t) = V_s / R (1 – e^-tR/L)

La velocidad de cambio de esta corriente se obtiene con la ecuación siguiente como:

di/dt = (V_s/L)e^-tR/L

y la velocidad inicial de aumento de la corriente (para t = 0) se obtiene con la ecuación :

Ecuación velocidad aumento de la corriente

El voltaje v_L a través del inductor es

V_L(t) = L(di/dt) = V_se^-tR/L

donde L/R = ϒ, la constante de tiempo de una carga LR.

Las formas de onda del voltaje v_L  y de la corriente i se ven en la figura (b). Si t es mucho mayor que L/R, el voltaje a través del inductor tiende a cero y su corriente alcanza su valor de estado estable

de I_s= V_s/R. Si entonces se trata de abrir el interruptor S₁, la energía almacenada en el inductor

(=0.5Li²) se transformará en un voltaje alto en inverso, a través del interruptor y el diodo. Esta

energía se disipa en forma de chispas en el interruptor, y es probable que en este proceso se dañe el diodo D₁. Para remediar esta situación se conecta un diodo, llamado diodo de corrida libre a través de una carga inductiva, como se ve en la figura 2.21a.

Circuito de diodo con una carga RC

Importante: Como la corriente i en las figuras anteriores es unidireccional, y no tiende a cambiar su polaridad, los diodos no tienen efecto sobre la operación del circuito.

Información importante a tener en cuenta de este tema

La corriente de un circuito RC o RL que aumenta o disminuye en forma exponencial con una constante de tiempo del circuito, no invierte su polaridad. La dv/dt inicial de carga de un condensador en un circuito RC es V_s/RC, y la di/dt inicial en un circuito RL es V_{s /} L.

En la próxima publicación veremos diodos con cargas LC y RL.

Escrito por Archie Tecnology

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