Instalaciones

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA MIXTECA

“Diseño y construcción de un sistema de
alimentación para LEDs de potencia utilizando el
convertidor CD/CD tipo Flyback”

TESIS
PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO EN ELECTRÓNICA

PRESENTA
VÍCTOR ARMANDO BOLAÑOS RODRÍGUEZ

DIRECTOR DE TESIS
M.C. ESTEBAN O. GUERRERO RAMÍREZ

HUAJUAPAN DE LEÓN, OAX.; FEBRERO DE 2009

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DedicatoriaEste trabajo lo dedico a:

Celia Elvira Bolaños Rodríguez y Rafael Meixueiro Vázquez por creer en mí y
apoyarme en todo momento en lo moral y en lo monetario. Su apoyo ha sido para mi
fuente de inspiración y fortaleza en los momentos de crisis y necesidad.

A Abril y Rafael, a quienes quiero mucho y con quienes he compartido momentos de
felicidad.
E.G. por ser fuente de valor e inspiración,que me ha demostrado que todos los
problemas tienen solución, siempre habrá una luz al final de un tunel, dios tenga en
gloria.

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Agradecimientos

A mi director de tesis M.C. Esteban O. Guerrero Ramírez y a mis revisores M.C.
Fermín Hugo Ramírez Leyva, Dr. Jesús Linares Flores y M.C. Pablo Arturo Sandoval
García, que han hecho de este un mejor trabajo.

A mis amigos ycompañeros de la carrera: Canek, Goyo, Nilo, Peña, Pepito, Marin, Joe,
Gody, Wordo, Negro y Zaratustra, entre otros, porque juntos superamos todos los
contratiempos y trabajos de la carrera.

A los compañeros soldados caídos en batalla, cuyos nombres permanecerán anónimos y
que han costeado con tantos extras los gastos de la universidad.

A mis profesores, por sus conocimientos y ayuda.

Alpersonal de mantenimiento por su valiosa colaboración en las mediciones de luz del
sistema.

A Fox por ayudarme en la realización del circuito impreso.

A los encargados de los laboratorios de electrónica por facilitar el equipo de medición y
el material que fue necesario.

A Yasmin Karem Sánchez López, por su apoyo y amor incondicional.

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Índice general
Resumen

13

1.Introducción
1.1 Antecedentes

15

1.2 Planteamiento

22

1.3 Justificación

24

1.3.1 Hipótesis

24

1.4 Objetivos

25

1.5 Metodología

25

1.6 Estructura de la tesis

26

2. Iluminación de estado sólido
2.1 Diodo Emisor de Luz (Light Emitting Diode: LED)

29

2.1.1 Principio de funcionamiento

29

2.1.2 Historia del LED

30

2.1.3 Consideraciones de uso

312.1.4 Construcción (estructura)

32

2.2 El LED de potencia

33

2.2.1 Ventajas

34

2.2.2 Generación de luz blanca

35

2.2.2.1 LED UV + Fósforo RGB

35

2.2.2.2 LED Azul + Fósforo amarillo

35

2.2.2.3 LED RGB

36

2.2.3 LEDs de potencia comerciales

37

2.3 Aplicaciones de los LEDs

38

2.4 Fuentes de alimentación para LEDs

39

2.4.1 Convertidorescd/cd

39

2.4.2 Convertidores cd/cd aislados

40

2.4.2.1 Convertidor Flyback

40

2.4.2.1.1 Transformadores

42

2.4.2.1.2 Construcción

43

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3. Diseño y control del sistema de alimentación
3.1 Especificaciones del sistema

45

3.2 Diseño del convertidor Flyback

45

3.2.1 Cálculo del transformador

45

3.2.2 Requerimientos de los semiconductores

49

3.3Simulación del sistema lazo abierto (señales de salida)

49

3.4 Análisis y diseño del circuito de control

51

3.4.1 Control de fuentes de alimentación conmutadas

52

3.4.2 Control modo corriente

52

3.4.3 Implementación del control on-off con histéresis

53

3.4.3.1 Sensado de corriente

53

3.4.3.2 Comparador

54

3.4.3.3 Control

54

3.5 Selección del circuitode control

55

4. Construcción del sistema y resultados experimentales
4.1 Implementación del sistema

61

4.2 Pruebas de desempeño

65

4.2.1 Pruebas de caja negra

65

4.2.2 Pruebas de caja blanca

66

4.2.2.1 Prueba del sistema a lazo abierto

67

4.2.2.2 Prueba del TNY279P

68

4.2.2.3 Prueba de sensado de corriente

69

5. Conclusiones y trabajos futuros....