Convertidor cd-cd tipo flyback

Convertidor CD-CD tipo Flyback.

Wagner Corrales Taylor
Wartaylor18@yahoo.es
Luis Guillermo Matarrita Retana
guilleky@gmail.com
Sergio Eduardo Pineda Fernández
sepineda@gmail.com

RESUMEN: Este informe presenta los resultados del diseño de un convertidor CD-CD tipo Flyback. Éste convertidor sirve como un elevador de tensión desde un voltaje de entrada de 12V a uno de salida de 20V. Lassecciones principales del diseño son: Un generador de pulsos con un ciclo de trabajo D ajustado a 0,44 para una frecuencia de 30 kHz. Un trasformador de alta velocidad de conmutación en conjunción con un interruptor implementado con mosfet, un capacitor de alta capacidad y una carga resistiva, además de un diodo de potencia de rápida conmutación. Adicionalmente se agregó un buffer de tensión parael disparo del interruptor con transistores de audio. Se obtuvo así un nivel de CD de salida con un rizado menor al 2%.

PALABRAS CLAVE: Flyback, transformador de ferritas, buffer de tensión, mosfet de potencia.

1. INTRODUCCIÓN

A continuación se muestran las etapas de diseño y el resumen de los datos tomados experimentalmente del convertidor CD-CD tipo Flyback. Se abordan las principalessecciones que componen el sistema, las diferencias encontradas respecto a lo esperado en la teoría, así como los ajustes necesarios realizados para el correcto funcionamiento en la práctica, se analizan las limitaciones y alcances de la implementación del convertidor y se exponen las conclusiones y recomendaciones tanto en el diseño como la implementación de un sistema de éste tipo.

2.DESCRIPCIÓN GENERAL

La configuración utilizada para alcanzar el objetivo de cumplir con las especificaciones del Convertidor CD-CD tipo Flyback es el que se presenta en la Figura 1.
Los elementos utilizados se combinaron de manera tal que se lograra obtener una salida de 20 V CD, con un rizado menor a un 2%, en una carga resistiva que consuma al menos 10 Watts.
Para un obtener unresultado satisfactorio durante la realización de este experimento de laboratorio se realizaron algunas consideraciones como el hecho de que la corriente de la bobina fuese continua, así como definir ciertos parámetros de inicio tal como la relación de vueltas del transformador utilizado y la frecuencia de operación y los cálculos de parámetros como el ciclo de trabajo y el valor del capacitor paracumplir con la especificación del rizado máximo de la tensión de salida.
Una vez obtenidos todos estos parámetros fue necesario implementar además el circuito del ciclo de trabajo que funcionaría como entrada de polarización (representada por una fuente de pulsos) del transistor que funcionaría como interruptor, el cual se muestra en la Figura 4 en nuestro caso el transistor de potenciautilizado fue el IFRZ20[1]; esta entrada fue establecida con la ayuda de un temporizador de onda cuadrada 555 en cascada con un monoestable (74123) así como una etapa de amplificación de esta señal tal como se explica posteriormente.
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Figura 1. Circuito Flyback Básico [1].

3. DESCIPCIÓN DE LAS ETAPAS DEL DISEÑO

3.1 Circuito para Ciclo de Trabajo (PWM)

Para generar el ciclo de trabajonecesario para los requerimientos del problema, se implemento el circuito que se muestra en la Figura 2. Este circuito consiste en un LM555 en configuración astable, el cual se encarga de generar una onda cuadrada de 30KHz[2]. Esta señal a su vez se introduce en un monoestable 74123, el cual se encarga de generar el ciclo de trabajo (DT) de 0.444. El 44.4% de la señal equivale a un tiempo de14.8us, por lo que este tiempo se incluyó en la siguiente ecuación, para calcular los componentes externos del monoestable 74123
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donde K = 0.28, Cext = 100nF.

Con estos valores se obtiene una resistencia Rt de 529Ω.
Una vez generada esta señal fue necesario amplificar su valor con circuito de buffer de tensión para poder acoplar esta señal de PWM al switch del circuito...