9 Convertidores DC-DC
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CONVERTIDORESDE ENERGÍA ELÉCTRICA
DC-DC
2
Objetivo
Exponer los aspectos generales de los convertidores de energía DC-DC.
El alumno aprenderá las características de las principales configuraciones de los convertidores DC-DC así como los principios generales para su diseño.
Al finalizar este curso el alumno deberá ser capaz de identificar el tipo de convertidor que una solución necesita e implementar una solución de conversión de energía acorde a la problemática a solucionar.
Arquitecturas de Sistemas de Alimentación● Para alimentar un sistema electrónico complejo suelen ser necesarias varias tensiones de alimentación: +5, +12, -12 etc.
● Para conseguir suministrar estas tensiones siempre hay múltiples opciones y en cada caso será necesario estudiar cuál es la mejor
● Hay varias opciones básicas:
● Convertidores independientes
● Conexión de varias etapas en cascada
● Uso de convertidores multi-salida
Introducción
Arquitecturas de Sistemas de Alimentación● Por otra parte es necesario tomar en cuenta cómo distribuir la energía por el sistema. Existen dos posibilidades:
● Hay varias opciones básicas:
● Alimentación concentrada: existe un único punto de conversión de la energía eléctrica al formato final que necesitan las cargas
● Alimentación distribuida: La conversión de la energía eléctrica al formato final que necesita cada carga se realiza junto a cada una de ellas.
Introducción
Arquitecturas de Sistemas de Alimentación● Conexión de varias etapas en cascada: Es un esquema de alimentación sencillo donde se necesiten de varias tensiones de alimentación. Este esquema permite mejorar características específicas de cada salida de alimentación.
Introducción
● Si DC/DC 1 es el convertidor principal, DC/DC 2 es un “pos-regulador” (caso habitual en sistemas multi-salida). Puede ser incluso un regulador lineal
● Si DC/DC 2 es el convertidor principal, DC/DC 1 es un “pre-regulador” (caso habitual en conversiones “difíciles”)
● Al tratarse de dos convertidores completos e independientes, es prioridad minimizar su complejidad (uno de ellos puede carecer de aislamiento galvánico)
DC/DC 1
DC/DC 2
Vout 1Vout 2
Vin
Arquitecturas de Sistemas de Alimentación● Conexión de varias etapas en cascada:
● Ejemplo1: Alimentación para sistemas de potencia por encima de 500 - 700 W con corrección de factor de potencia.
Introducción
● AC/DC 1 es un Elevador con CFP, Sin aislamiento, de Tensión universal y buen rendimiento
● DC/DC 2 Convertidor con aislamiento con circuito de control independiente, Tensión de entrada casi fija y de buen rendimiento
AC/DC 1
DC/DC 2
Vin
400 VdcVout
Arquitecturas de Sistemas de Alimentación● Conexión de varias etapas en cascada:
● Ejemplo2: El Sistema digital requiere dos tensiones de DC 5 V y 3,3 V. La tensión de entrada es de 48 V (Central telefónica)
Introducción
● DC/DC 1: Convertidor directo con enclavamiento activo y rectificación síncrona autoexcitada, deberá proporcionar aislamiento y una buena dinámica y excelente rendimiento.
● DC/DC 2 Reductor síncrono de buen rendimiento (tensión de salida cercana a la de entrada) con una buena dinámica
AC/DC 1
DC/DC 2
48Vdc
5 Vdc3.3 Vdc
Arquitecturas de Sistemas de Alimentación● Convertidores multi-salida : Es una opción muy utilizada, habitualmente sólo se ocupa la salida principal. A este tipo de regulación se le llama regulación cruzada
Introducción
n1:1
n2:1
V2
V1 V 1=V g
n1
·D
1−D
El ciclo de trabajo D se modula para que V1 esté regulada:
La salida auxiliar ve la misma tensión en el primario que la principal. Por tanto:
V 2=V g
n2
·D
1−D=V 1·
n1
n2
Control
Arquitecturas de Sistemas de Alimentación● Alimentación central vs. Alimentación distribuida : En sistemas complejos integrados por múltiples subsistemas, es necesario determinar el esquema de alimentación óptimo.
● Ejemplo: supongamos una serie de equipos que necesitan una tensión de 24 V.
Introducción
● Una Alimentación Concentrada integra un único convertidor con 24 V de salida la cual maneja la suma de las potencias de todos los sub-sistemas.
AC/DC 1
Sist. 1Vin
Sist. 2
Sist. N
Bus de 24 Vdc
Arquitecturas de Sistemas de Alimentación● Alimentación central vs. Alimentación distribuida
Introducción
AC/DC 1
Sist. 1Vin
Sist. 2
Sist. N
Bus de 24 Vdc
Características:
● El convertidor maneja toda la potencia
● El bus debe estar diseñado para exhibir pocas pérdidas y poca componente inductiva
● Si cae el convertidor, caerá el sistema completo
Arquitecturas de Sistemas de Alimentación● Fuente de alimentación de una PC : Los ordenadores necesitan varias tensiones internas para funcionar.
● La potencia máxima especificada oscila entre 200 y 450 W, dependiendo de la potencia de la propia PC.
Introducción
Especificación ATX 200 W
Tensión Tolerancia en la tensión
Corriente máxima
+5 V 5% 16 A
-5 V 5% 0,5 A
+12 V 5% 6 A
-12 V 5% 0,3 A
+3,3 V 4% 14 A
+5 VSB 5% 0,8 A
• Se suele implementar con convertidores multisalida y posreguladores.
• La tensión +5V de «standby» se genera en un convertidor distinto. Es la tensión que usa el sistema cuando el PC está “dormido”
Introducción
12 V
5 V
3,3 V
Filtro EMI
-15 VReg.
Lineal
-12 V Reg. Lineal
-5 VRectificador + filtro LC (para cumplir con la
EN 61000-3-2)
Fuente independiente para +5 VSB
5 VSB
Si la regulación cruzada no es suficiente, se puede utilizar un reductor como pos-regulador
Fuente de una PC
Reguladores lineales● La idea básica de un regulador lineal es la de controlar la tensión en una carga de manera que ese valor permanezca constante
Convertidores DC/DC
Carga
Realimentación
Carga
Realimentación
Reguladores lineales● En la realidad se emplea un circuito de semiconductor para limitar la potencia entregada a la carga.
Convertidores DC/DC
Reguladores lineales● El cálculo determina que tan eficiente es el sistema en términos de la relación de energía entregada vs. la energía total consumida.
● El rendimiento depende de la tensión de entrada.
● El convertidor sólo puede reducir la tensión de entrada.
Convertidores DC/DC
Vg VO
+
+ -
-
Ig IR Ig
= (VO·IR) / (Vg·Ig)
VO / Vg
IR
Reguladores lineales
Convertidores DC/DC
RedAC
Carga1
+5V
Carga2
+15V
Carga3
-15V
Transformador de baja frecuencia Rectificadores Reguladores Lineales
Reguladores lineales● Pros
● Pocos componentes.
● Sistemas Robustos
● Sin generación de EMI
● Contras
● Pesados y voluminosos
● Bajo rendimiento
Convertidores DC/DC
Convertidores DC/DC Conmutados ● Principio básico : El objetivo es controlar la cantidad de energía que se entrega a la carga a través de la conmutación encendido/apagado del voltaje de entrada
Convertidores DC/DC
Carga
Regulador lineal
Vg
Carga
PWMVO
+
-
VO
Vg
t
Regulador conmutado
Convertidores DC/DC Conmutados ● Al tener un regulador conmutado, se requiere Filtrar la tensión aplicada a la carga para obtener un voltaje promedio (V
o)
Convertidores DC/DC
Vg
PWM VO
+
-VO
Vg
tVFVg
t
VO
Filtro
pasa-
bajosVg
VO
+
-VF
+
-
Convertidores DC/DC Conmutados ● La primera opción es filtrar mediante un Capacitor
Convertidores DC/DC
VFVg
t
VO
Filtro
pasa-
bajosVg
VO
+
-
VF
+
-Vg
VO
+
-
Convertidores DC/DC Conmutados ● La primera opción es filtrar mediante un Capacitor
Convertidores DC/DC
VFVg
t
VO
Filtro
pasa-
bajosVg VO
+
-
VF
+
-Vg
VO
+
-
Vg
t
VO
NO produce los NO produce los resultados deseadosresultados deseados
Convertidores DC/DC Conmutados ● La segunda opción es filtrar mediante un Circuito LCCircuito LC
El esquema El esquema NO es convenienteNO es conveniente debido a que la corriente se debido a que la corriente se interrumpe bruscamente durante la conmutación.interrumpe bruscamente durante la conmutación.
Convertidores DC/DC
Vg
VO
+
-
iL
Filtro
pasa-
bajosVg
VO
+
-
VF
+
-
Convertidores DC/DC Conmutados ● La tercera opción es incluir un diodo en el Circuito LCCircuito LC
Resultado : el convertidor Resultado : el convertidor REDUCTOR «BUCK»REDUCTOR «BUCK»
Convertidores DC/DC
Este diodo soluciona los problemas
Filtro
pasa-
bajosVg
VO
+
-
VF
+
- Vg VF
+
-
VFVg
t
VO
VO
+
-
Análisis del convertidor Reductor «Buck»
Convertidores DC/DC
Td·T
t
t
t
t
iS
iD
iL
Control
iSiL
iDVg
VO
iD= iLVO
-
+
iS= iL
Vg VO
+
-
Durante d·T
Durante (1-d)·T
• La tensión de salida Vo
no varía en un ciclo de conmutación.
• La corriente en la bobina no llega a valer nunca cero (modo continuo de conducción).
Análisis del convertidor Reductor «Buck» ● ¿Cómo calcular la relación entre variables eléctricas?¿Cómo calcular la relación entre variables eléctricas?
Primero necesitamos recordar de las bobinas y condensadores en Primero necesitamos recordar de las bobinas y condensadores en régimen permanente (estado estable):régimen permanente (estado estable):
● La tensión promedio en una bobina es cero.La tensión promedio en una bobina es cero.
● La corriente promedio en un condensador es nula. La corriente promedio en un condensador es nula.
Convertidores DC/DC
En caso contrario, crecería indefinidamente la corrientela corriente en la bobina y la tensiónla tensión en el condensador (incompatible con el régimen permanente).
+
-Circuito en
régimen
permanente
vL = 0
iC = 0
Análisis del convertidor Reductor «Buck» ● Frecuentemente, cuando se opera en “modo continuo de Frecuentemente, cuando se opera en “modo continuo de conducción”, la forma de conducción”, la forma de onda de tensiónonda de tensión en la bobina es en la bobina es rectangular « suma de productos voltios·segundos = 0 »rectangular « suma de productos voltios·segundos = 0 »
Convertidores DC/DC
Circuito en régimen
permanente
Td·T
t
t
iL
Control
vL
t-
+
Áreas iguales
+
-vL = 0
iL
Análisis del convertidor Reductor «Buck» ● Balance “suma de productos voltios·segundos = 0”Balance “suma de productos voltios·segundos = 0”
● Corriente media nula por el condensador Corriente media nula por el condensador
Convertidores DC/DC
Td·T
t
t
iL
Control
vL
t-
+Vg- VO
IO
- VO
+ -vL = 0
Vg
IO VO
+
-
iL
iC = 0 R
(Vg- VO)·d·T - VO·(1-d)·T = 0 VO = d·Vg
iL = IO = VO/R
Análisis del convertidor Reductor «Buck»
Ciclo de operación:
● Tensiones máximas
● Aplicación del Balance de PotenciasAplicación del Balance de Potencias
● Corriente media nula por el condensador Corriente media nula por el condensador
Convertidores DC/DC
VS max = VD max = Vg
iD = iL - iS iD = IO·(1-d)
Td·T
t
t
iS
iD
iS
iD
Vg
IO
R
iS
iL
iD
+ -vS
vD
+
-
iS = IO·VO/Vg iS = IO·d
VO
+
-
Análisis del convertidor Reductor «Buck»
Ciclo de operación:
● Tensiones de entrada
● Por lo tanto:Por lo tanto:
Convertidores DC/DC
VD = d·Vg
VO = d·Vg
VD = VL + VO VD = vL + VO = VO
+ -vL = 0
VgRvD
+
-
vDVg
t
vD
Td·T
VO
+
-
Análisis del convertidor Reductor «Buck»
Ciclo de operación:
● Equivalencia con un transformador ideal de DC
● La equivalencia anterior es válida para cualquier convertidor no La equivalencia anterior es válida para cualquier convertidor no disipativo (cambiando la relación de transformación).disipativo (cambiando la relación de transformación).
Convertidores DC/DC
IO = ig / d
VO = d·Vg
VgVO
+
-
R
IOig
1 : d
Convertidor de Elevación de Tensión ● El reto ahora es encontrar un esquema que permita elevar la tensión de salida.
Convertidores DC/DC
Vg
VO
Controlado por el interruptor
No Controlado
VgR VO
Convertidor reductor
VgVO
d1-d
Flujo de Potencia
Convertidor de Elevación de Tensión ● Este esquema de doble convertidor tiene que ser coordinado por un controlador, de lo contrario, habría un corto circuito permanente.
Convertidores DC/DC
VgVO
d
1-d
Flujo de Potencia Vg VO VO Vg
d 1-d
1-d d
Vgd
1er Reductor
Cambiamos las V
Flujo de Potencia
Otro convertidor
Convertidor de Elevación de Tensión ● Re-dibujando el esquema anterior:
Convertidores DC/DC
Flujo de Potencia Flujo de Potencia
VO
Vg
1-d
dVg
VOd
1-d
Vg VO
Convertidor ELEVADOR (Boost)
Convertidor ELEVADOR «Boost»● Operación del convertidor «Boost» en comparación con el «Buck»
Convertidores DC/DC
vS max = vD max = Vg vS max = vD max = VO
VO = Vg·d VO = Vg/(1-d)
Vg VO
VO Vg
d 1-d1-d d
VO<Vg VO>Vg
Modificaciones
Vg
VO
Reductor
vD
+
-
+ -vS
VgVO
Elevador
vD +-
+
-vS
Siempre VO<Vg Siempre VO>Vg
Convertidor ELEVADOR «Boost»● Análisis de Operación
● Balance voltios·segundos
● Balance de potencias
Convertidores DC/DC
Durante d·T
iL= iD
Vg VO
+
-
Durante (1-d)·T
iL iD
iSVg
VO
iL= iS
Vg
Vg·d·T+(Vg-VO)·(1-d)·T = 0
VO = Vg/(1-d)
R
IO
Td·T
t
t
t
t
iS
iD
iL
Control
iL
iS
iD
iL = IO·VO/Vg iS = iL·d iD = iL·(1-d)
Convertidor ELEVADOR «Boost»● Protecciones en la configuración «Boost»:
● De corto circuito y de sobre-corriente.
La ruta marcada de circulación de corriente no puede interrumpirse conmutando el transistor. El convertidor NO se puede proteger de esta forma.
Convertidores DC/DC
VgR
Convertidor Reductor – Elevador (?)● Lo deseable ahora sería combinar ambos esquemas de conversión.
Convertidores DC/DC
dd
1-d
1-d
Reductor Elevador
Vo
+
-Vi
+
-Vg
VO/Vg = (VO/Vi )·(Vi/Vg ) = d/(1-d)
1-d
d
d
1-d
VgVO
Vg
VO
Convertidor Reductor – Elevador (?)● Lo deseable ahora sería combinar ambos esquemas de conversión.
Convertidores DC/DC
1-d
d
d
1-d
Vg
VO
A BDurante
d·T
Durante(1-d)·T
Vg
A B
VO-
+
A B
¿Es posible agrupar interruptores?Bastaría con invertir la terminal común (gnd) en la etapa de (1-d)T
Convertidor Reductor – Elevador (?)● Lo deseable ahora sería combinar ambos esquemas de conversión.
Convertidores DC/DC
Duranted·T
Durante(1-d)·TVO
-
+
AB
Vg
1-dd
Vg
VO
A
B
A B
Convertidor Reductor-Elevador «buck-boost»
Convertidores DC/DC
1-dd
Vg
VO
+ -vD
Vg·d·T - VO·(1-d)·T = 0 VO = Vg·d/(1-d)
• Balance voltios·segundos
vS max = vD max = Vg+VO= Vg/(1-d)• Tensiones máximas
VO
+
-
Vg R
+ -vS
vL
+
-
Convertidor Reductor-Elevador «buck-boost»
Convertidores DC/DC
VO
+
-
Vg
IO
RiL
iDiS
• Balance de potenciasiS = IO·VO/Vg iS = IO·d/(1-d)
• Corriente media por el diodo
iD = IO = VO/R
• Corriente media por la bobinaiL = iD + iS iL = IO/(1-d) T
d·Tt
t
t
t
iS
iD
iL
Control
iL
iS
iD
Formas alternativas: Convertidores básicos
Convertidores DC/DC
TB1
TB2
TC1
TC2
d1-d
TS1 TD1
TL1
TS1
TD1
TL1
TS1
TD1TL1
Reductor
Reductor-elevador
Elevador
Comparación: reductor y reductor-elevador
Convertidores DC/DC
Reductor «Buck»
50V100V
2A1A (promedio)
S D
L
100W
vS max = vD max = 100V
iS=1A iD=1A iL=2A
VAS = 100VA VAD = 100VA
Reductor-elevador «Buck-Boost»
50V
2A
100V
1A (promedio)
S
D
L100W
vS max = vD max = 150V
iS=1A iD=2A iL=3A
VAS = 150VA VAD = 300VA
Los requerimientos eléctricos en el reductor-elevador son mayores
Comparación: reductor y reductor-elevador
Convertidores DC/DC
Los requerimientos eléctricos en el reductor-elevador son mayores
50V25V
2A4A (promedio)
SDL
100W
vS max =vD max = 50V
iS=2A iD=2A iL=4A
VAS = 100VA VAD = 100VA
50V
2A
25V
4A (promedio)
S
D
L100W
vS max = vD max = 75V
iS=4A iD=2A iL=6A
VAS = 300VA VAD = 150VA
Elevador «Boost»
Reductor-elevador «Buck-Boost»
Modo de conducción en los 3 convertidores
● Sólo una bobina y un diodo
Convertidores DC/DC
Convertidor
con 1 bobina
y 1 diodo
IO
iL
RVO
+
-Vg
Td·T
t
t
iL
Control
iL
El valor medio de iL depende de IO:
iL = IO/(1-d) (elevador y reductor-elevador)
iL = IO (reductor)
Modo de conducción en los 3 convertidores
Convertidores DC/DC
• Al variar IO varía el valor medio de iL
• Al variar IO no varían las pendientes de iL (dependen de Vg y de VO) t
t
iL iL
iL iL
iL iLt
R1
Rcrit > R2
R2 > R1 Todos los casos corresponden al llamado “modo continuo de conducción” (mcc), en el que es válido todo lo antes estudiado
Este es el caso crítico
Modo de conducción en los 3 convertidores
Convertidores DC/DC
t
t
iLiL
Rcrit
t
R3 > Rcrit iLiL
iL iL
R3 > Rcrit
Sigue el modo continuo
Modo discontinuo
● ¿Qué pasa si R > Rcrit ?
Salida acorde a los modos de conducción
Convertidores DC/DC
Recuérde: Al variar IO varía el valor medio de iL
t
iL iL
iL iLt
R = Rcrit
R < Rcrit
iL iLt
R > Rcrit
● Con parte negativa (modo continuo a baja carga), la tensión de salida sería la calculada en modo continuo.
● Cuando estamos en discontinuo no existe la parte negativa, lo que causa que la corriente media en la bobina crezca y por tanto lo haga la corriente y la tensión de salida.
Salida acorde a los modos de conducción
Convertidores DC/DC
Nos acercamos a las condiciones Nos acercamos a las condiciones críticas (y por tanto al modo críticas (y por tanto al modo discontinuo) si: discontinuo) si:
● Bajamos el valor de las bobinas (aumentan las pendientes)
● Bajamos el valor de la frecuencia (aumentan los tiempos en los que la corriente está subiendo o bajando)
● Aumentamos el valor de la resistencia de carga (disminuye el valor medio de la corriente por la bobina)t
t
iL
t
iL
iL
Modo discontinuo de conducción
Convertidores DC/DC
Existen 3 estados distintos:
• Conduce el transistor (d·T)
• Conduce el diodo (d’·T)
• No conduce ninguno (1-d-d’)·T
tiL
Control
t
iL
vL
T
d·Tt
d’·T
+
-
iD
t
iDEjemplo
VOVg
VOVg
VgVO
VOVg
(d·T) (1-d-d’)·T(d’·T)
VO
Vg
Modo discontinuo de conducción ● Relación de transformación en modo discontinuo (en el reductor-elevador)
Convertidores DC/DC
VOVg
(d·T)
VOVg
(d’·T)
Vg = L·iLmax/(d·T)iL
t
iL
vL
T
d·Tt
d’·T
+
-
iD
t
iD
VO
Vg
iLmax
iLmax
Relación de transformación M=VO/ Vg :
M =d/(k)1/2 , siendo: k =2·L / (R·T)
VO = L·iLmax/(d’·T)
iD = iLmax·d’/2
iD = VO/R
Frontera entre modos de conducción
Para el reductor-elevador «Buck-Boost»
Convertidores DC/DC
● Relación de transformación en discontinuo, M:
M = d / (k)1/2 , siendo: k = 2·L / (R·T)
● Relación de transformación en continuo, N:
N = d / (1-d)
● En la frontera: M = N, R = Rcrit , k = kcrit
kcrit = (1-d)2
● Modo continuo: k > kcrit
t
iLiL
Rcrit
• Modo discontinuo: k < kcrit
Frontera entre modos de conducción
Extensión a otros convertidores
Convertidores DC/DC
N = d
2M =
1 + 1 + 4·k
d2
kcrit = (1-d)
kcrit max = 1
dM =
k
dN =
1-d
kcrit = (1-d)2
kcrit max = 1
2M =
1 + 1 + 4·d2
k
1N =
1-d
kcrit = d(1-d)2
kcrit max = 4/27
Elevador «Boost»Reductor «Buck» Reductor-Elevador«Buck-Boost»
Incorporación de aislamiento galvánico
Convertidor reductor «Buck»
Convertidores DC/DC
No es válido porque el transformador no se des-magnetiza
Lm
Incorporación de aislamiento galvánico
Convertidor reductor «Buck»
Convertidores DC/DC
No es valido porque el transformador se des-magnetiza instantáneamente (sobretensión infinita)
Lm
D2
D1
Incorporación de aislamiento galvánico
Convertidor reductor «Buck»
Convertidores DC/DC
Esta es la solución
Lm
Dipolo de tensión constante
Elemento magnético con dos devanados
Convertidores DC/DC
Circuito en régimen
permanente
n1 : n2
v1 v2
+
-
+
-
(vi /ni) = 0
vi = ni · d/dt
= B - A = (vi/ni)·dtB
A
Ley de faraday:
En régimen permanente:
()en un periodo= 0Por lo tanto :
Si se excita el elemento magnético con ondas cuadradas:
“suma de productos (voltios/no. de espiras)·segundos = 0”
Elemento magnético con dos devanados● Ejemplo:
Convertidores DC/DC
“Suma de productos (voltios/no. de espiras)·segundos = 0”
(V1/n1)·d1·T - (V2/n2)·d2·T = 0 d2 = d1·n2·V1/(n1·V2)
tvi/ni
T
d1·Tt
d2·T
+
-
V1/n1
max
V2/n2
Para asegurar la desmagnetización: d2 < 1 - d1
V1
V2
n2
n1
Convertidor directo «forward»
Convertidores DC/DC
Vg n2
n1
Desmagnetización basada en la tensión de entrada
V1 = V2 = Vg
Teniendo en cuenta:
d’ = d·n2/n1 d’ < 1 - d
obtenemos:
d < n1/(n1 + n2) dmax = n1/(n1 + n2)
V1
V2
n2
n1
Convertidor directo «forward»
Convertidores DC/DC
VO
n2:n3
n1
+
- vD2
vS
+
-
vD1
+
-Vg
vS max = Vg+Vg·n1/n2 = Vg/(1-dmax)
vD1 max = Vg·n3/n1
vD2 max = Vg·n3/n2
dmax = n1/(n1 + n2)
Vg·n3/n1 VO
+
-
Durante d·T
VO-
+
Durante (1-d)·TVO = d·Vg·n3/n1 (en modo continuo)
Convertidor directo «forward»
Convertidores DC/DC
iD2·n3/n1
Td·T
tMando
t
iL iO
d’·T
iD3
iD2
iD1
iS
t
t
t
t
iD2 = IO·d iD1 = IO·(1-d)
im = Vg·T·d2/(2·Lm) (ref. al primario)
iS = IO·d·n3/n1 + im iD3 = im
iD2
VOVg n2:n3
n1
iS
iL
iD1
iD3 iO
Comparando reductor y directo
Convertidores DC/DC
Reductor
50V100V
2A1A (promedio)
S D
L
100W
vS max=vD max=100V
iS=1A iD=1A iL=2A
VAS=100VA VAD=100VA
VAS = 200VA VAD = 100VA Mayor VS max en el directo
Directo
50V
2A
100V
1A (promedio)
SD1
L
100W1 : 1:1
D2D3
vS max=200V
iS=1A iD1= iD2=1A
vD1 max= vD2 max= 100V
iL=2A
Variación de Vg
Convertidores DC/DC
vD2
VO
n2:n3
n1
+
-
vS
+
-
vD1
+
-Vg
t
vi/ni
t+
-
Vg/n1
max
Vg/n2Alta Vg
t
vi/ni
t+-
Vg/n1
max
Vg/n2Baja Vg
t
vi/ni
t+-
Vg/n1
max
Vg/n’2Mejores tensiones máximas
Formas de desmagnetizar el transformador● Enclavamiento RCD «RCD clamp»
Convertidores DC/DC
t
vi/ni
t+-
Vg/n1
max
VC/n1
VC
Vg
Lm
LdVg
x Mal rendimiento
√ Integración de parásitos
√ Útil para rect. sinc. autoexc.
Formas de desmagnetizar el transformador● Desmagnetización resonante «Resonant reset»
Convertidores DC/DC
x Pequeña variación de Vg
√ Integración de parásitos
√ Útil para rect. sinc. autoexc.
vT
t+
-
Lm
LdVg
vT
+
-Vg
Formas de desmagnetizar el transformador● Enclavamiento activo «Active clamp»
Convertidores DC/DC
x Dos transistores
√ Integración de parásitos
√ Flujo sin nivel de continua
√ Útil para rect. sinc. autoexc.
VC = Vg·d/(1-d)
VC
Vg
Lm
LdVg
t
vi/ni
t+-
Vg/n1
VC/n1
Formas de desmagnetizar el transformador● Convertidor directo con dos transistores
Convertidores DC/DC
x Dos transistores
√ Bajas tensiones en
los semiconductores
t
vi/ni
t+
-
Vg/n1
max
Vg/n1
Vg
n1 : n2
S1D4
D3
D1
D2
S2
VO
dmax = 0,5
VO = d·Vg·n2/n1 (en modo continuo)
vS1 max = vS2 max = Vg
vD1 max = vD2 max = Vg
vD3 max = vD4 max = Vg·n2/n1
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