practica potencia

Electrónica de Potencia

ITBA

Grupo 4

ELECTRÓNICA DE POTENCIA – CURSO 2013
Trabajo Práctico de Laboratorio Nº 1: Convertidores básicos DC/DC

Grupo 4:
Campo Francisco

50048

Cassal Erick

50455

Gutierrez Gastón

45232

Soto Carlos

54886

Objetivo: familiarizarse con los circuitos de los convertidores básicos DC/DC, con sus
formas de onda en la práctica y sus modosde funcionamiento.

Introducción:
Con el propósito de ver el comportamiento de
un convertidor reductor, se realizará una simulación
ideal (buck-boost) y un análisis experimental del mismo.
Se trabajará con una frecuencia de sampleo elevada, sin
exceder la máxima impuesta por la cátedra, de 71.5 kHz.
Esto nos permitirá tener un ripple menor a la salida, a
coste de que haya más transicionescorte-saturación en
el transistor, disipando más potencia. Además, al tener
mayor frecuencia de sampleo, es más favorable a que se
entre a modo discontinuo del convertidor.
Los convertidores a analizar son el conversor
reductor (buck), y el conversor reductor elevador (buckboost), con un duty cycle menor al 50% para que
funcione como reductor. Debido a que se busca que
ambos conversoresreduzcan, se le ingresara al circuito
con una tensión continua de 10V. Para intentar lograr
que los valores de tensión entre salida y entrada se
mantengan entre los 5V y los 15V, se ajustará el
dutycycle para cada caso.
Se utilizaron transistores 2N2222 debido a que
tiene mejores características de switching (turn on time
Convertidores básicos DC/DC

y turn off time), y diodos UF4007 debidoa su gran
velocidad para aplicaciones de este tipo.
Cabe destacar que para ambas
configuraciones, el transistor no se encuentra
referenciado a masa, por lo que el generador de pulsos
que controla la llave y la frecuencia del sistema será
flotante con respecto al emisor del 2N2222.

Convertidor Buck:
Esta configuración es reductora y se caracteriza
por las siguientes relaciones deentrada y salida:

Se observa que la tensión de salida es
independiente de la carga. Vale aclarar que estas
relaciones son solo válidas para modo continuo.

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Siendo Vd de 10V, elegimos una señal cuadrada
en la base del transistor de 0V a 10V con un Duty Cycle
de 80%. De esta manera obtenemos una tensión de
salida teórica de 8V.
La frecuenciaelegida fue de 72 kHz. Aumentar
esta permite disminuir el ripple de salida y reducir el
tamaño de la bobina y el capacitor pero aumenta las
pérdidas en el transistor, el diodo y la bobina, además
de generar ruido en los sistemas de control, si los
hubiera.
Potencia media total disipada en el transistor:
(

)

Potencia media disipada en el diodo:

(

)

Como se puede observar estasrelaciones
dependen de la frecuencia que se utilice. Los tiempos
de transición y la tensión de encendido dependen de la
tecnología utilizada. Estos tiempos no solo influyen en
las pérdidas, sino que también establecen un limite
superior para la frecuencia permitida.
La bobina fue provista por la cátedra, con un
valor de inductancia de 220uH. El capacitor se eligió de
1000 uF y electrolítico.Este valor alto de capacidad
reduce el contenido armónico a la salida asegurando un
bajo ripple pero con un tiempo de respuesta mayor.
Además, valores altos de capacidad en este tipo de
tecnología permiten menores resistencias intrínsecas, lo
que reduce el ripple. Es importante tener en cuenta la
frecuencia de resonancia del capacitor, es decir, la
frecuencia para la cual la inductanciaintrínseca empieza
a dominar la capacidad. Esto último genera oscilaciones
en las señales. Cabe destacar que el ripple es
independiente de la carga en este tipo de convertidores,
siempre que sean resistivas.

Grupo 4
El transistor es el 2N2222, de tipo BJT,
propuesto por la cátedra. Algunas cuestiones a tener en
cuenta al diseñar el circuito son la corriente máxima
permitida en el...