Muchas gracias chicos, ahora me queda mucho más claro todo. Voy a revisar con más calma los calculos palurdo. Muchas gracias de nuevo.
Saludos!
Como eres agradecido, te voy a dar otro ejemplo que creo que te va a gustar. Esta vez no voy a calcular un condensador para que se cumplan las especificaciones de diseño, esta vez tenemos un diseño y queremos saber el rizado en base a los componentes usados y el régimen de trabajo.
-Tenemos una fuente China de ordenador de sobremesa, del tipo ATX de 650W. Como es China, no tiene ni PFC ni filtrado de parásitos ni nada de eso, la entrada simplemente es un fusible, un puente rectificador compuesto por 4 diodos discretos de 3A, y un condensador de 470V/400V para filtrar la componente pulsante del voltaje rectificado. La fuente funciona en el mercado eléctrico europeo de 230Vac y 50Hz.
A) Suponiendo que los componentes están en buen estado y la fuente está funcionando a la máxima potencia, ¿Que rizado Vpp presenta la tensión DC de entrada en la fuente SMPS (tensión en el condensador)?
B) Suponemos que un diodo del puente fue soldado en tensión mecánica, y debido al calentamiento por el funcionamiento, su cuerpo se parte y el diodo queda en abierto. ¿Como habrá cambiado ahora el rizado? ¿Puede seguir funcionando así la fuente?
A: Como tenemos 230Vac, tenemos una tensión de pico de 230*1.4142..=325V que va a ser el máximo voltaje que va a ver el condensador. Despreciamos la caída de voltaje en los diodos por ser una fracción muy pequeña del total. La frecuencia es de 50Hz, y la de la onda rectificada es del doble, 100Hz, con un periodo de 0.01s. Supongamos que en tiempo 0, el voltaje es el máximo y el condensador se encuentra cargado completamente. El puente de diodos carga al condensador mientras el voltaje de la onda rectificada sea mayor que el voltaje almacenado en el condensador, y si no, el condensador sólo se puede descargar a través de la carga de salida que es el circuito de primario de la fuente ATX. Sabemos que la fuente está a plena carga, y como los chinos ponen en la etiqueta no la potencia que entrega la fuente sino la que consume cuando la salida es máxima (para esconder que sus fuentes no son de muy alto rendimiento), tenemos que sin tener en cuenta el rizado, la fuente va a consumir 650W/325V=2A de corriente en el circuito de primario. Ya tenemos la información que necesitamos.
Por una parte vamos a definir la onda de entrada al puente rectificador, que será, por las condiciones de inicio, un coseno, en concreto V(t)=Vp*cos(wt)=Vp*cos(2πf*t). Sustituyendo valores tenemos que V(t)=325*cos(2*π*50*t). Si solo usamos el puente rectificador sin contar con la contribución del condensador, V(t) siempre será positivo por lo que valdrá el valor absoluto de la señal original, es decir V(t)=325*|cos(2πf*t)|.
Por otro lado, supongamos que el condensador comienza estando cargado a 325V y se descarga a corriente constante de 2A durante el periodo de la señal rectificada, es decir, 0.01s, momento en el cual lo volvemos a cargar para que la descarga sea cíclica. La ecuación V(t) del condensador es una recta ya que la corriente de descarga la suponemos constante. Será V(t)=325-2*t/0.00047 , donde 0.00047 son los 470uF del condensador. El punto donde el condensador vuelve a cargarse es el punto donde la recta corta la onda rectificada en el siguiente ciclo. Averiguar dicho instante analíticamente es harto complicado ya que hay que resolver una ecuación donde la variable aparece tanto dentro del coseno como fuera. Pero se pueden graficar ambas funciones y ver donde se cortan y así se observa el rizado.
La función azul es la onda rectificada completa, la roja es la descarga independiente del condensador por cada ciclo, y la verde es la combinación de ambas que produce el puente de diodos. Como se puede ver, el punto mínimo cuando la corriente es de 2A, esta en unos 290V, por lo que el rizado Vpp es de 325-290=35V.
B) ahora el periodo por el que la descarga del condensador se va repitiendo es de 0.02s, ya que uno de los semiperiodo de la rectificación desaparece quedando una rectificación de media onda. La ecuación del condensador es la misma, pero la del puente incluye la condición de que para voltajes de entrada negativos, la salida es 0. La gráfica queda de esta manera:
Como se ve, ahora el voltaje llega a bajar hasta 250V. El rizado es de más de el doble, 75V. ¿Puede seguir funcionando así la fuente? Teniendo en cuenta que las especificaciones incluyen un mínimo de voltaje de entrada de 190Vac, que son un voltaje de pico de 268V, como 250V es menor que 268V, la fuente no va a funcionar bien por estar funcionando por debajo de sus requisitos.
