Tecnología Electrónica

Frecuencia de Salida del Puente Rectificador: El Doble de la Frecuencia de Línea

La Matemática: Por Qué fout = 2 × fin

Un puente rectificador de onda completa monofásico convierte ambos semi-ciclos de la entrada CA en pulsos de corriente unidireccional. Como hay dos pulsos por ciclo de entrada, la frecuencia fundamental de la ondulación se duplica.

Análisis de Forma de Onda

  • Entrada: vin(t) = Vp sin(ωt), ω = 2πfline.
  • Acción del Diodo: D1/D2 conducen por π (0 a π). D3/D4 conducen por π (π a 2π).
  • Voltaje de Salida (Sin Filtrar): vo(t) = |Vp sin(ωt)| = Vp |sin(ωt)|.
  • Serie de Fourier de |sin|: |sin(ωt)| = (2/π) - (4/3π)cos(2ωt) - (4/15π)cos(4ωt) - ...
  • Componente de Ondulación Fundamental: **2ω = 2 × 2πfline = 4πfline** → **fondulación = 2 × fline**.

Ejemplos Numéricos

Frecuencia de LíneaFrecuencia de Ondulación del Puente RectificadorPeríodo
50 Hz (Europa/Asia)100 Hz10 ms
60 Hz (Américas)120 Hz8.33 ms
400 Hz (Aeronaves)800 Hz1.25 ms

Implicaciones Críticas

  1. Dimensionamiento del Condensador de Filtro: C = Iload / (fripple × Vripple(pp)). El doble de f → la mitad de C necesaria vs media onda.
  2. Corriente RMS de Ondulación en el Condensador: Irms(ripple) ≈ 1.2 × IDC (para filtro C). El condensador debe estar clasificado para esto a 2fline.
  3. PSRR del Regulador de Voltaje (LDO): El PSRR típicamente se degrada con la frecuencia. ¿120 Hz más fácil de rechazar que 60 Hz? En realidad, el PSRR suele ser mejor a frecuencias más bajas. Pero 120 Hz está más cerca del ancho de banda del bucle de control.
  4. Zumbido de Audio: 120 Hz (regiones de 60 Hz) o 100 Hz (regiones de 50 Hz) es la frecuencia de "zumbido". También está presente el 2do armónico (240/200 Hz).
  5. Puente Trifásico: 6-pulso → fripple = 6 × fline (300 Hz / 360 Hz). Mucho más fácil de filtrar.

Con Condensador de Filtro (Típico)

La salida se convierte en DC + Ondulación. La frecuencia de ondulación permanece 2fline. El componente DC es VDC ≈ Vp - Vr(pp)/2.

Consejo de Medición

Observa la salida del rectificador en el osciloscopio (AC coupled):
• Configura la base de tiempo a 2–5 ms/div (60 Hz) / 5–10 ms/div (50 Hz).
• Dispara en la frecuencia de línea (si está aislado) o en el flanco ascendente.
• Verás "bultos" en intervalos de 8.33 ms (120 Hz) o 10 ms (100 Hz).

Resumen: Puente rectificador monofásico → **Frecuencia de ondulación de salida = 2 × Frecuencia de línea de entrada**. Esta es una consecuencia fundamental de la rectificación de onda completa.

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