Fuente conmutada

Diseñar una fuente regulada switching que funcione cumpliendo las especificaciones que se indican a continuación. 1. 2. 3. 4. 5. Alimentación V: 110V  20% - 50- 60Hz Tensión de salida: 10V Potencia de salida: Po 15W Temperatura de operación: -10°C  Tamb  55°C Tensión de zumbido: Vz/VL  1,5%

Se propone para el diseño el siguiente diagrama de bloques:

Diseño de Fuente No Regulada

Latensión de alimentación varía un 20%. Los valores extremos son:  Vmáx  110*1,2  132V  Vmín  110* 0,8  88V Para el cálculo se tomará el promedio, cuyo valor es: Vs = 110V. Para lograr que el tiempo de carga de la bobina del regulador sea igual al tiempo de descarga, se adopta un ciclo de trabajo del 50%. Entonces: D=0,5 . Éste parámetro nos determinará la tensión necesaria en el secundario denuestro transformador, ya que D 

Vo , donde Vi es la tensión continua de Vi
Vo 10V  Vi   Vi  20V D 0,5

nuestra fuente no regulada. Por lo tanto: Vi 

Ahora podemos calcular la relación de transformación del transformador:
M 110V  2 M    7,78 (valor aprox.) N 20V N

como la potencia en la carga debe ser: Po  15W adoptamos: Po=25W entonces la corriente en la carga es: Io Po 25W  Io   Io  2,5 A Vo 10V

si referimos esta corriente al primario, tenemos:

I'

N  Io  I '  2,5 A  0,128  I '  0,32 A M
110V  2  RL '  484 ,1 0,32 A

La carga reflejada en el primario es: RL ' 

Se adopta la resistencia del bobinado primario: Rs  0,1 RL '  Rs  48,41 Finalmente adoptamos: Rs=40 El valor medio de la tensión rectificada es: E 
2  110V  2 E  99,03V 

Utilizando los ábacos Schaade obtenemos:

E 99,03V % 100  63% Vi  2 110V  2 Rs %  10% RL

CRL’=11

Ahora podemos calcular el capacitor:
C 11 11 C   C  72 F   RL ' 2  484 ,1

Adoptamos el valor comercial inmediato superior: C  82F  400 V Con este valor adoptado, tendremos: CRL ' 12,47 Entonces, el factor de ripple es: r %  4% La tensión de rippleserá: Vripp 
r%  E 4  99,03V  Vripp   Vripp  3,96V 100 100

La peor situación que se puede dar en el bobinado primario es cuando:
Vi  2  Vripp 2  110V  2  3,96V  153,58V 2

Considerando

esta

situación,

podemos calcular

una relación

de

transformación mas exacta:

M 153 ,58V M    7,68 N 20V N
El nuevo ciclo de trabajo se calcula con una regla de tres simple yvale:
D 153,58V  0,5  D  0,49 155 ,56V

Observamos que estos valores no cambiaron significativamente. Para la rectificación de la fuente no regulada se implementará un puente de diodos. Las características eléctricas de los mismos se obtienen con los ábacos de Schaade:

110V  2  I no  rep  3,88 A 40 0,32 A I  I  0,16 A 2 Vinv  2 110V  2  Vinv  311,12V I no  rep  I rep 0,96 A I ef  0,35 A

El circuito de la fuente no regulada queda así:

Observaciones:  El bobinado n3 se hace igual a n1, pero en contratase, a los fines de que las dos tensiones sean igualas en amplitud, pero desfasadas 180º, y por su acción permita atenuar la tensión sobre el transistor a 2Vcc aproximadamente y devolver al capacitor la energía almacenada en el primario y secundario que nofue transferida a la carga.  El Varistor se coloca como protección a sobretensiones. Como mínimo debe soportar 187V ( 2 110V  20% ). Pero es

recomendable sobredimensionarlo por lo tanto adoptamos el siguiente: ROV14-331K.  El filtro de entrada pasa bajo para evitar que la frecuencia de trabajo (f=30KHz) me produzca variaciones de tensión en la línea. Su frecuencia de corte es 50Hz.

 Elfusible es utilizado para evitar rupturas por corrientes altas. El peor caso que se puede dar, es un cortocircuito en el puente de diodos. Por esa razón el fusible es dimensionado de manera tal, que la corriente de falla sea solo un 30% mayor a la corriente calculada en los diodos. El dispositivo utilizado es: 312.500P Componentes adoptados:  4-Diodos: 1N4007  1-Capacitor: 82F x 400V  1-...