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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
CONVERTIDORES ESTATICOS CD-CD
Jorge Alejandro Gmez
[email protected]
Santiago Heriberto Chvez
[email protected]
Christian Amendao
[email protected]
Milton David Tepan
[email protected]
Resumen.- En el presente documento se elaborar
una breve descripcin sobre algunos tipos de
convertidores CD-CD de forma esttica o tambin
llamados Chopper o Troceadores, para cada uno de ellos
incluiremos tanto sus diagramas as como formulas
utilizadas, clculos, y sus diversas aplicaciones en la vida
profesional.
Palabras claves.- Convertidor, corriente,
tensin chopper, troceadores, Buck, Boost.
I. INTRODUCCION
Los Chopper o Troceadores de corriente continua
son aquellos circuitos que convierten un voltaje fijo
de una fuente CD, en otra fuente de forma variable
CD, reduciendo o ampliando la tensin o corriente,
por lo cual toma el nombre de convertidores CD -
CD.
Estos convertidores de corriente continua de
acuerdo a su estructura bsica y tomando en
consideracin que trabajan en el primer cuadrante se
clasifican en cuatro grupos, los cuales son:
Reductores (Buck), Elevadores (Boost), Elevadores-
Reductores (Buck-Boost) y el Cuk. A partir de estos
tipos bsicos se desprenden varias divisiones ms,
pero con la diferencia que estos ya no trabajan solo
en el primer cuadrante sino sus estructuras son ya de
dos y cuatro cuadrantes, de los cuales se har un
breve anlisis.
II. OBJETIVO GENERAL
Distinguir el funcionamiento de cada chopper, su
modo de uso, y la aplicacin que se le pueda dar en la
vida profesional, teniendo en cuenta los chopper con
y sin aislamiento galvnico, y en que cuadrante se
encuentra operando.
III. OBJETIVO ESPECIFICOS
Caractersticas de cada convertidor CD CD.
Tipos de chopper.
Aplicaciones en la vida profesional. Esquemas y ecuaciones.
IV. MARCO TEORICO
TROCEADORES SIN AISLAMIENTO
GALVANICO DE UN CUADRANTE
4.1 Troceador reductor de tensin boost o step-up
En los diagramas a continuacin se muestra un
troceador reductor de tensin tanto con carga activa
como con carga pasiva. Para el primer caso se analiza con una
fuerza contraelectromotriz Ec que vendra a
ser el aproximado a un modelo de una maquina de
corriente continua, mientras que la carga pasiva est
representada por un condensador de filtro C que
representa la carga caracterstica de una fuente de
alimentacin conmutada.
a) Reductor de Tensin con carga activa
Fig.1 Reductor de tensin con carga activa
Funcionamiento
El sistema en el tiempo t=0 est en reposo, pero cuando se cierra
el circuito mediante el transistor Q
en t=0 aparecer una corriente de variacin
exponencial en la malla E, L, R, Ec. Al pasar un
cierto tiempo denominado ton se abre el interruptor
lo que provoca que el diodo D entre a conducir la
corriente de carga que har que esta decrezca
exponencialmente hasta finalizar el periodo Ts. Si en
el instante en que de nuevo se cierra el interruptor, la
corriente no se ha anulado, el sistema adopta un
-
modo de conduccin continua, en caso contrario si la
corriente ya ha llegado a cero antes de finalizar el
periodo Ts el sistema adopta un modo de conduccin
discontinua.
Conduccin Continua.- en este tipo de conduccin se debe realizar
un anlisis para cada periodo de
conmutacin, siendo as los siguientes:
Para 0 t < ton
Siendo
e
tenemos:
Para ton t < Ts
Siendo
e tenemos:
En estado estacionario la corriente viene dada por:
En la figura 2 se puede apreciar los valores
instantneos de la tensin y la corriente en la carga,
para este caso.
Fig.2 Reductor de tensin en conduccin continua
Los valores medios de la tensin y corriente en la
carga en conduccin continua sern:
Siendo
tenemos:
Por lo que el valor medio de la corriente ser:
Conduccin Discontinua.- en este tipo de
conduccin se debe realizar un anlisis para cada
periodo de conmutacin, siendo as los siguientes:
Para 0 t < ton
Siendo
Para ton t < tx
Utilizando la expresin anterior podemos hallar el instante tx
considerado como el instante en que se
anula la corriente, por lo tanto:
Para tx t < Ts
En la figura 3 se puede apreciar los valores
instantneos de la tensin y la corriente en la carga, para el
caso de un reductor de tensin en conduccin
discontinua.
Fig.3 Reductor de tensin en conduccin discontinua
-
Los valores medios de la tensin y corriente en la
carga en conduccin discontinua sern:
Por lo que el valor medio de la corriente ser:
b) Reductor de Tensin con carga pasiva
Fig.4 Reductor de tensin con carga pasiva
Funcionamiento
El sistema en el tiempo t=0 est en reposo, pero
cuando se cierra el circuito mediante el transistor Q
en t=0 aparecer una corriente de variacin
exponencial en la malla E, L, R-C. Al pasar un cierto
tiempo denominado ton se abre el interruptor lo que
provoca que el diodo D entre a conducir la corriente
de carga que har que esta decrezca
exponencialmente hasta finalizar el periodo Ts. Si en el
instante en que de nuevo se cierra el interruptor, la
corriente no se ha anulado, el sistema adopta un
modo de conduccin continua, en caso contrario si la
corriente ya ha llegado a cero antes de finalizar el
periodo Ts el sistema adopta un modo de conduccin
discontinua.
En el circuito en anlisis, el capacitor C cumple
con la funcin de mantener una tensin constante
entre los bornes del resistor R.
Conduccin Continua.- en este tipo de conduccin se debe realizar
un anlisis para cada periodo de
conmutacin, siendo as los siguientes:
Para 0 t < ton
Siendo
Para ton t < Ts
Siendo
En estado estacionario y bajo estas circunstancias la
corriente viene dada por:
En la figura 5 se puede apreciar la evolucin de
tensiones y corrientes en el circuito, para el caso de
un reductor de tensin en conduccin continua.
Fig.5 Reductor de tensin en conduccin continua
Los valores medios de la tensin y corriente en la
carga en conduccin continua sern:
Siendo
tenemos:
Este valor medio de tensin en la resistencia coincide
con el valor medio de tensin en la carga L-R-C,
debido a que en rgimen permanente el valor medio
de la tensin en bornes de la inductancia UL es nulo.
El valor medio de la corriente por la inductancia coincide con
el valor medio de la corriente por la
resistencia, debido a que, en rgimen permanente, el
-
valor medio de la corriente en el capacitor es nulo,
por lo que el valor medio de la corriente ser:
Conduccin Discontinua.- en este tipo de
conduccin se debe realizar un anlisis para cada
periodo de conmutacin, siendo as los siguientes:
Para 0 t < ton
Siendo
Para ton t < tx
Si tomamos en cuenta que para t=tx la corriente es
nula, podemos hallar el instante tx considerado como
el instante en que se anula la corriente, por lo tanto:
Para tx t < Ts en lo cual no conducen ni el diodo ni
transistor, producindose nicamente la descarga del
condensador sobre la resistencia de descarga.
En la figura 6 se puede apreciar los valores
instantneos de la tensin y la corriente en la carga,
para el caso de un reductor de tensin en conduccin
discontinua.
Fig.6 Reductor de tensin en conduccin discontinua
Los valores medios de la tensin en la carga en
conduccin continua sern:
Siendo
, el valor medio de la corriente en la
carga viene dado por:
4.2 Troceador elevador de tensin (boost o step-
up)
En un convertidor elevador de tensin, el voltaje
de salida que proporciona es mayor al voltaje de
entrada. Este tipo de convertidor CD-CD de un
cuadrante posee una estructura donde un elemento
inductivo se coloca en serie con la fuente de entrada,
en el lado de generador de entrada, proporcionando
as una naturaleza elevadora, como se muestra en la
figura 1. [3]
Fig.7 Circuito Elevador de Tensin.
Funcionamiento
Si se tiene que en el instante inicial , el sistema est en
reposo, al accionar el interruptor Q,
que representa a un elemento semiconductor que
realiza esta tarea, se genera una corriente que va
desde la fuente de alimentacin E pasa por elemento
inductivo L y circula a travs del interruptor Q, figura 7, dando
lugar a que la corriente en el elemento
inductivo L se eleve y se almacene energa. [3]
Fig.8 Diagrama de transicin de estados (interruptor Q
cerrado).
Durante el instante , el interruptor Q es abierto, la corriente
almacenada en el inductor se
trasfiere a la carga a travs del diodo D, la misma
que decrece hasta finalizar el periodo , como se observa en la
figura 9. [3]
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Fig.9 Diagrama de transicin de estados (interruptor Q
abierto).
a) Modo de conduccin continua
Este rgimen se genera cuando nuevamente al
accionar el interruptor Q, para un nuevo periodo de
funcionamiento, la corriente por la inductancia
todava no se ha anulado, es decir no llega a ser igual
a cero, como se puede observar el la figura 10, en la
misma que se representan las formas de onda para el
voltaje en la carga, el voltaje del condensador, la
corriente en el inductor y la corriente en el
condensador.
Fig.10 Formas de onda del convertidor elevador.
Conduccin continua.
La presencia del condensador C es la de estabilizar
la tensin de salida, para los clculos se omite la
presencia del condensador al suponer que la tensin
en la carga R en constante.
Para cuando , el transistor conduce cuando el diodo est
bloqueado, se tiene que:
, siendo
Para , el transistor est bloqueado cuando el diodo conduce, se
tiene que:
Siendo
De estas ecuaciones se obtiene que:
Simplificando las expresiones se puede llegar a
obtener el valor medio de la tensin de salida.
Esta expresin determina que de verdad se trata de
un convertidor elevador la tensin de la carga es siempre mayor a
la tensin de alimentacin , de tal forma cuando la razn de conduccin
tiende a 1, tiende al infinito. [3]
El rizado de la corriente en la inductancia se puede
expresar como:
El rizado mximo para , se tiene:
Siendo la frecuencia de conmutacin del circuito.
El rizado de la tensin en el condensador se considera
despreciable, pero no nulo que viene dada
por la expresin:
b) Modo de conduccin discontinua
Este rgimen se da al accionar el interruptor Q,
para un nuevo periodo de funcionamiento, la
corriente por la inductancia llega a descargarse
completamente, es decir es igual a cero, como se
-
puede observar el la figura 11, en la cual se
representan las formas de onda para el voltaje en la
carga, el voltaje del condensador, la corriente en el
inductor y la corriente en el condensador.
Fig.11 Formas de onda del convertidor elevador.
Conduccin discontinua.
Para cuando , el transistor conduce cuando el diodo est
bloqueado, se tiene que:
, siendo
Para , el transistor est bloqueado cuando el diodo conduce, se
tiene que:
Teniendo en consideracin que para la corriente es nula, se tiene
que:
Para , el transistor y el diodo no conducen, se produce la
descarga del condensador
sobre la resistencia de la carga, esta configuracin se
puede observar en la figura 12.
Fig.12 Diagrama de transicin de estados (interruptor Q y
diodo bloqueados).
En el rgimen de conduccin no continua, el valor
medio de la tensin en la carga de pende de la
tensin de alimentacin, la relacin de conduccin
y adems de las caractersticas de la propia carga, es decir, los
valores de e para diferentes valores de . Siendo:
Caractersticas y aplicaciones
Un convertidor elevador de tensin puede subir el
voltaje de salida sin la necesidad de emplear un
trasformador. Gracias a que solo cuenta con un
transistor, su eficiencia es alta. De manera similar al
convertidor reductor, el interruptor de potencia
controla la tensin de salida.
Un inconveniente de este tipo de convertidores
CD-CD radica en que el voltaje de salida es muy
sensible a cambios en el ciclo de trabajo y puede
resultar difcil de estabilizar el convertidor.
Su uso est ampliamente difundido en sistemas de
telefona, en equipos de cmputo, se emplea en
sistemas alimentados por bateras, en vehculos
hbridos y sistemas de alumbrado.
Los niveles de energa se encuentran en los
convertidores de alta eficiencia van desde:
Menos de 1 W en equipo porttil a pilas.
Decenas, cientos o miles de vatios en fuentes de alimentacin
para computadoras
o equipo de oficina.
kW a MW en las unidades de motor de velocidad variable.
MW en rectificadores e inversores para la transmisin de
corriente continua de utilidad
lneas.
En general se emplean en diversas aplicaciones
industriales donde es necesario obtener a partir de
una fuente de corriente directa de voltaje fijo, otro
valor de tensin mayor a la original.
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4.3 Convertidores cd-cd con aislamiento y diversos
interruptores
Este tipo de convertidores posee estructuras
derivadas de otras topologas como son los
convertidores elevadores, convertidores reductores, etc.
Adicionalmente se agrega la introduccin de un
aislamiento entre dos puntos de una estructura. Para
su anlisis solo se tomara en cuenta su rgimen en
estado continuo o modo de conduccin continua. [3]
Convertidores en contrafase push pull
Este tipo de convertidor se deriva de una topologa
del convertidor directo o forward, como se aprecia en
la figura 13, en el mismo donde representa el nmero de espiras
en los devanados del primario y
son las espiras en el devanado secundario. [3]
Fig.13 Diagrama del convertidor Push-Pull.
Es habitual encontrar un control decalado de los
interruptores, el mismo que consiste en que a lo largo
del periodo de conmutacin los interruptores controlados
permanecen cerrados un tiempo , como se aprecia en la figura 14.
[3]
Fig.14 Control decalado.
Funcionamiento
Este tipo de topologa posee en el primario dos
interruptores controlados y con sus respectivos diodos en
anti-paralelo clamp, que
permite la circulacin de la corriente de prdidas.
En el secundario dos diodos y , tienen por funcin permitir la
circulacin de corriente del
circuito de salida, aportando energa al circuito RCL
de salida, adems de contribuir con la
desmagnetizacin del conjunto de bobinas acopladas.
[3]
Para este convertidor, en modo de conduccin
continua su relacin de conversin de valores medios
es:
En la figura 15, se puede apreciar las formas de onda de este
tipo de convertidor funcionando en
rgimen continuo.
Fig.15 Formas de onda convertidor Push-Pull.
Convertidores en medio puente half-bridge
Este convertidor permite convertir una tensin
continua de entrada E en otra de salida U, mayor o
menor en funcin de la relacin de espiras del
trasformador y de la duracin de , su estructura se muestra en la
figura 16. [3]
Fig.16 Diagrama de un convertidor Half-Bridge.
En la figura 17, se puede apreciar las formas de
onda presentes por el funcionamiento y la
conmutacin existente entre los interruptores
presentes en el primario del trasformador y la
interaccin de la corriente a travs de os diodos del
secundario.
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Fig.17 Formas de onda convertidor de medio puente.
Convertidores en puente completo full-bridge
El convertidor de puente completo con aislamiento
su circuito viene dado por cuatro interruptores
controlados del tipo transistor con sus respectivos
diodos en anti paralelo en el devanado primario,
adems de reducir la circulacin de la corriente de
prdidas. En el secundario del trasformador de alta
frecuencia se halla un circuito igual al del convertidor
en medio puente basado en un rectificador de onda
completa con transformador de secundario con toma
media, que tambin podra haberse realizado con
secundario de devanado nico y un rectificador en
puente de Greats.
Este convertidor permite convertir una tensin
continua de entrada E en otra de salida U, mayor o
menor en funcin de la relacin de espiras del
trasformador y de la duracin de , su estructura se muestra en la
figura 18. [3]
Fig.18 Diagrama de un convertidor Full-Bridge.
La forma de onda caracterstica que se producen en
su funcionamiento normal en rgimen continuo se
puede apreciar en la figura 19.
Fig.19 Formas de onda convertidor de puente completo.
4.4 Reductor Elevador de tensin (Buck-Boost)
En el diagrama a continuacin se muestra un
troceador tensin-tensin de un cuadrante, en que la
inductancia se ha colocado entre el generador de la
entrada y la salida como un elemento de
acumulacin, en otras palabras sera que el troceador va a
proporcionar un cierto voltaje el cual va a ser
menor o mayor que el voltaje de entrada, en otros
textos toman el nombre de reductores. [3]
En la siguiente grafica se puede ver su diagrama de
estructura. [2]
Fig.20 Circuito reductor-elevador
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Fig.21 Formas de Onda
Funcionamiento
El circuito se puede dividir en dos modos. Durante el modo 1, el
transistor Q1 est encendido y el diodo
Dm tiene polarizacin inversa. La corriente de
entrada, que aumenta, pasa por el inductor L y el
transistor Q1. Durante el modo 2, el transistor Q1 se
apaga y la corriente, que pasaba por el inductor L,
pasa a travs de L, C, Dm y la carga. La energa
almacenada en el inductor L se transfiere a la carga y
la corriente en el inductor cae hasta que el transistor
Q1 se enciende de nuevo en el ciclo siguiente. En la
figura 22 se ven los circuitos equivalentes de ambos
modos. [1] [3]
Fig.22 Funcionamiento del circuito
Clculos del esquema
Suponiendo que la corriente por el inductor
aumenta en forma lineal de a en el tiempo . [2]
Y la corriente por el inductor baja en forma lineal de
a en el tiempo :
Donde es la corriente de rizo pico a pico en el inductor L. De
las ecuaciones anteriores
tenemos:
Se sustituye ) de la ecuacin anterior:
Suponiendo que el circuito sea sin prdidas,
la corriente promedio de entrada Is
se relaciona con la corriente promedio de salida Ia
con:
El periodo de conmutacin T se puede determinar
con:
En donde la corriente de rizado es:
Cuando el transistor Ql est encendido, el capacitor
del filtro suministra la corriente a la carga durante
. La corriente promedio de descarga del capacitor es , Y el
voltaje de rizo pico a pico del capacitor es
La corriente pico a pico del transistor es:
-
Valor crtico del Inductor y el Capacitor.
Convertidor de Retroceso (Flyback)
El convertidor Flyback con aislamiento galvnico
en la entrada y salida se usa normalmente un solo transistor Q.
Durante la primera mitad del periodo de
conmutacin, el transistor Q est operando y de esta
manera es almacenada la energa en el transformador
primario; durante la segunda mitad del periodo esta
energa es transferida al secundario del transformador
y tambin hacia la carga. Debemos tener claro que
este convertidor se usa solo para bajas potencias. A
continuacin su estructura [3]
Fig.23 Esquema circuital convertidor Flyback
Este convertidor viene desde el anlisis del convertidor reductor
elevador, en cada elemento de
conmutacin, se tendr desde un periodo t inicial
hasta Ton en donde el diodo deja de conducir.
Funcionamiento
Cuando el interruptor en este caso el transistor se
encuentra cerrado la corriente este fluyendo solo por
la primera bobina del transformador lo cual provoca
un incremento del campo magntico en el ncleo la
tensin en el secundario es negativa debido al diodo que se
encuentra bloqueado.
En el segundo instante se abre el transistor o el
interruptor en donde la energa en el ncleo
magntico es transferida a la carga y al condensador
de salida. [3]
Limitaciones
Debemos tener en cuente que el interruptor debe
soportar grandes voltajes, adems el transformador
debe ser de un alto elevado de voltaje para que
realice la transferencia de energa.
Aplicaciones
Fuentes de alimentacin conmutadas de baja potencia como
cargadores de
bateras de telfonos mviles, fuentes de alimentacin de PC,
etc.
Generacin de grandes tensiones para tubos de rayos catdicos en
televisiones
y monitores.
Convertidor Reductor-Elevador para llegar al
Flyback
Fig.24 Esquema circuital Convertidor Reductor-Elevador
para llegar al Flyback
Clculos de las formulas
Fig.25 Esquema de un transformador ideal para el clculo
de las formulas
Se desprecian las perdidas debido a la resistencia de
los devanados y ncleos.
- Relacin de transformacin
- Igualdad de potencias y corrientes
-
Inductancias de dispersin: Tan pequeas como sea posible (fuerte
acoplamiento magntico
entre primario y secundario). Ya que la energa que
almacenan la deben absorber los interruptores.
Inductancia de magnetizacin, Tan grande como sea posible
(excepto en el convertidor Flyback), ya
que las corrientes de magnetizacin se suman a las de
los devanados para formar las corrientes por los interruptores y
aumentan las prdidas.
Fig.26 Equivalente del convertidor Flyback con el
interruptor cerrado
Fig.27 Equivalente del convertidor Flyback con el interruptor
abierto
Circuito equivalente cerrado el interruptor
Fig.28 Equivalente del convertidor Flyback con el interruptor
cerrado
Circuito equivalente abierto el interruptor
Fig.29 Circuito equivalente abierto el interruptor
En el periodo
Siendo:
El valor medio de la tensin de salida viene dado por:
Corriente en el Diodo:
Corriente en el Condensador:
Formas de onda
Fig.30 Circuito equivalente abierto el interruptor
4.5 Troceador Cuk
-
Figura 31. Esquema convertidor Cuk
La principal diferencia entre este convertidor y los
circuitos clsicos radica en la utilizacin de un
condensador en lugar de una inductancia para el
almacenamiento de energa durante una parte del
ciclo y su posterior entrega a la carga durante el resto
del mismo. El uso de un capacitor permite obtener
una mejor relacin entre la energa almacenada y el
tamao o peso que los circuitos convertidores bsicos
tradicionales (elevador/reductor o flyback, reductor o
forward y elevador o boost). Este convertidor, como todo
convertidor CC-CC, presenta los dos modos tpicos de
funcionamiento,
conocidos como modos de funcionamiento
ininterrumpido y discontinuo. La expresin de la
relacin entre sus tensiones de entrada y de salida,
depende del modo de funcionamiento y se encuentra
gobernada por el ciclo de trabajo .
Operacin en modo de conduccin ininterrumpida
Figura 32. Esquema convertidor Cuk en conduccin
ininterrumpida
Como las inductancias L1 y L2 se encuentran
sometidas a tensiones constantes, cuyos valores son
Vi y VC1 Vo respectivamente, la variacin en sus corrientes
durante este intervalo puede expresarse
como:
Durante el perodo de no conduccin se tendra , el capacitor C1
recupera la carga entregada en el perodo anterior mientras el
filtro de salida mantiene la corriente de carga.
Durante este intervalo, las expresiones de la variacin
de las corrientes en las inductancias resultan:
Las grficas de las corrientes en ambas inductancias
y en el capacitor C1 se presentan en la siguiente
figura.
Figura 33. Forma de Onda de un convertidor Cuk en
conduccin ininterrumpida
Para hallar la relacin entre las tensiones de entrada y
salida del Convertidor de Cuk en modo de operacin
ininterrumpido:
Figura 34. Relacin de tensiones
De donde se obtiene:
-
Anlogamente sobre la inductancia L2 de la seccin
buck de salida:
Resultando:
Combinando las expresiones de VC1 en funcin de
Vi y de Vo en funcin de VC1 se obtiene
Anlisis del modo de conduccin discontinuo
Figura 35. Comparacin Discontinua Interrumpido
En los tres circuitos siempre se satisface la condicin:
Para la inductancia L1:
Para la inductancia L2:
Sumando las expresiones de
Reemplazando por el valor hallado y utilizando la igualdad , se
obtiene una expresin para el modo de funcionamiento discontinuo
en
funcin de
Durante T1 circula la corriente ID por el diodo D,
cuyo valor medio es:
Teniendo:
La expresin anterior puede rescribirse como:
Despejando el valor de T1
Finalmente, utilizando el valor obtenido de T1 en la
expresin inicial de la ganancia
Por la tanto la ganancia seria:
-
V CONCLUSIONES
El troceador reductor nos brinda una salida de corriente
constante y un rizo de voltaje de
salida muy pequeo, lo que produce un
aumento del ciclo de trabajo que puede
aumentar el voltaje de salida hasta un valor no
mayor al voltaje de entrada.
Para el troceador elevador se necesita un tiempo de
estabilizacin para obtener el voltaje
de salida deseado, el cual, nunca es menor al voltaje de
entrada.
Para el troceador elevador entre mayor sea el voltaje de salida
respecto al voltaje de entrada
menor ser el control que se tenga de dicho
voltaje, ya que el voltaje de salida es muy
sensible al cambio del ciclo de trabajo.
En el regulador reductor-elevador se puede variar el voltaje de
salida de 0 a un valor muy
grande, pero el inconveniente es que no se tiene
suficiente control para valores muy pequeos o
muy grandes del voltaje de salida.
REFERENCIAS
[1] Dispositivos Electrnicos de Potencia Euti - Eibar
pgina 325, Capitulo 9
[2] Principio y aplicaciones de la Electrnica de
Potencia Rashid, Pagina 166, Capitulo 5.
[3] E. Ballester, R pique Electrnica de potencia Fundamentos y
Estructuras Bsicas, pagina 193, Capitulo 4.
[4] Imagen obtenida desde un portal de potencia en el internet
http://www.gte.us.es/~leopoldo/Store/tsp_15.pdf
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ANEXOS
A partir de una tensin , aplicar la carga , una tensin de valor
medio . La capacitancia de salida es el valor suficiente elevado
para
poder considerar una tensin constante.
Todos los componentes son ideales estando el transistor
controlado a una frecuencia de conmutacin . El acoplamiento
magntico est constituido por un devanado primario con espiras, y un
devanado secundario con espiras, siendo su inductancia
magnetizante, referida al lado primario,
Datos:
Determinar:
a) La relacin de conduccin del sistema para obtener la salida
deseada.
b) El valor medio de la corriente circulante por el diodo
c) El valor medio de la corriente, J, entregada por la batera de
alimentacin.
Convertidor Flyback con dos interruptores
Fig.a Circuito Flyback con dos interruptores
Es una forma muy similar del convertidor Forward,
tambin es posible utilizar dos interruptores del tipo transistor
ene l convertidor flyback como se indic en la
anterior figura.
Se mantiene la relacin del convertidor que, el modo de
conduccin contina, viene dada por:
Ejercicio 2:
Clculo de las corrientes y voltajes en el regulador
reductor y elevador.
El regulador reductor-elevador de la figura 5.18a tiene un
voltaje de entrada Vs = 12 V. El ciclo de trabajo es k
= 0.25, Y la frecuencia de conmutacin es 25 kHz. La
inductancia L = 150 fLH Y la capacitancia del filtro e =
220 fLF. La corriente promedio de carga es la = 1.25 A.
Calcular:
a) El voltaje promedio de salida Va;
b) La ondulacin pico a pico de voltaje de salida . c) La
corriente de rizo de pico a pico del inductor, d) La corriente pico
en el transistor, lp.
e) Los valores crticos de L y C.
Desarrollo:
Datos
-
a)
b)
c)
d)
e)
En el capacitor