Crear Una Fuente Conmutada
Páginas: 13 (3008 palabras)
Publicado: 30 de noviembre de 2012
Fuente Conmutada DC-DC Elevador (Step Up)
J. V´ lez-P´ rez1 & Jhon corzo e e
En el presente informe se detalla la construcci´ n de un o conversor de voltaje DC-DC configurado como elevador, se construye a partir del C.I MC34063 de la empresa ON SEMICONDUCTOR, las magnitudes el´ ctricas de entrada y salida e para este circuito son estipuladas en el cuadro , con dichos valores se procede acalcular los valores de componentes discretos (bobina, capacitor, resistores) involucrados en el proceso de elevaci´ n de voltaje de entrada. El diagrama del o cual se parte para realizar la conversi´ n de voltaje es el o mostrado en la figura 1, donde se puede apreciar que el circuito de control se da en el bloque donde se encuentra representado el transistor, en este lugar existir´ f´sicamente elintegrado a ı anteriormente nombrado.
Cuadro I ´ PAR AMETROS E STIPULADOS Volt. de entrada 5 V I de carga 100m A frec. de conmutaci´ n 50 khz o Volt. de Salida 12 V Volt. de rizado 200m Vpp VI(min) = 4V Figura 2. Conversor DC-DC Elevador
se encuentra polarizada - + y desarrollando la malla se obtiene el voltaje en la bobina as´: ı −VIN − VL + VF + VOUT = 0 VL = VOUT − VIN + VF Entonces lacorriente para este estado de Q1 en la bobina es: VOUT − VIN + VF IL = L
Figura 1. Conversor DC-DC Elevador
El circuito elevador con los componentes pasivos e integrados deber´a quedar como el mostrado en la figura 2. ı I. I NFORME
Para el estado de saturaci´ n de Q1 la polaridad de la o bobina es + - ca´da de tensi´ n en la bobina depender´ de ı o a el voltaje de alimentaci´ n y el voltaje desaturaci´ n del o o transistor, as´ tendr´amos: ı ı −VIN + VL + VS = 0 VL = VIN − VS
1. Describa el procedimiento de dise˜ o del circuito y de n la bobina. C´ lculos de dise˜ o del circuito. a n Para obtener los valores de los componentes descritos en la figura 2 debemos partir de determinar los valores de TON y TOF F para los cuales trabajar´ mi switch en este a caso el transistor involucrado,para eso debemos partir del an´ lisis del circuito mostrado en la figura 1; cuando a el transistor Q1 esta en estado de corte la corriente en la bobina es igual al cociente entre el voltaje en sus extremos y su inductancia, en este instante la bobina
1 Grupo de Autom´ tica y Electr´ nica. Instituto Tecnol´ gico Metropolitano, a o o Antioqu´a-Medell´n, Colombia. (e-mail: jairoandresvelez@hotmail.com)ı ı
En consecuencia la corriente para este estado de Q1 en la bobina es: VIN − VS IL = L
La corriente en el inductor entonces depende de los valores de TON (para lo cual en este instante la bobina comenzar´ a cargarse) y de TOF F (que en este momento a comenzar´ a descargarse la bobina y es en este instante a donde se transfiere el voltaje a la carga el cual sera la suma del voltaje de entraday el voltaje presente en la
bobina) sabiendo esto podemos expresar una ecuaci´ n o de corriente en la bobina que dependa de estos valores as´: ı IL = IL(pico) (TON ) − VOUT − VIN + VF (TOF F ) L
IP K(switch) = 2 ∗ IOUT (
TON + 1) TOF F
(3)
Para hallar el valor m´nimo de inductancia es necesario ı conocer la ca´da de tensi´ n en el tiempo de conducci´ n ı o o y la corriente picoque se halla de la ecuaci´ n 3 as´: o ı Lmin = ( VIN ()min − VSAT ) ∗ TON (max) IP K(switch) (4)
La corriente pico de la bobina en la que alcanza durante el tiempo de saturaci´ n del switch, si igualamos o la corriente que alcanza la bobina en el instante de tiempo ON con el instante de tiempo OFF y despejando obtendremos el la ecuaci´ n que caracteriza la relaci´ n o o TON y TOF F as´: ı VOUT +VF + VIN (min) TON = TOF F VIN (min) − VSAT (1)
Reemplazando los valores en cada una de las ecuaciones se obtiene una IP K(switch) = 684mA y Lmin = 73,6µ H. El condensador CT se puede obtener conociendo el m´ ximo valor de tiempo encendido y esta dado por la a siguiente relaci´ n: o CT = 4,0 × 10−5 ∗ TON CT = 4,0 × 10−5 ∗ 14, 2µS = 568pF El condensador de salida se obtiene teniendo en cuenta...
J. V´ lez-P´ rez1 & Jhon corzo e e
En el presente informe se detalla la construcci´ n de un o conversor de voltaje DC-DC configurado como elevador, se construye a partir del C.I MC34063 de la empresa ON SEMICONDUCTOR, las magnitudes el´ ctricas de entrada y salida e para este circuito son estipuladas en el cuadro , con dichos valores se procede acalcular los valores de componentes discretos (bobina, capacitor, resistores) involucrados en el proceso de elevaci´ n de voltaje de entrada. El diagrama del o cual se parte para realizar la conversi´ n de voltaje es el o mostrado en la figura 1, donde se puede apreciar que el circuito de control se da en el bloque donde se encuentra representado el transistor, en este lugar existir´ f´sicamente elintegrado a ı anteriormente nombrado.
Cuadro I ´ PAR AMETROS E STIPULADOS Volt. de entrada 5 V I de carga 100m A frec. de conmutaci´ n 50 khz o Volt. de Salida 12 V Volt. de rizado 200m Vpp VI(min) = 4V Figura 2. Conversor DC-DC Elevador
se encuentra polarizada - + y desarrollando la malla se obtiene el voltaje en la bobina as´: ı −VIN − VL + VF + VOUT = 0 VL = VOUT − VIN + VF Entonces lacorriente para este estado de Q1 en la bobina es: VOUT − VIN + VF IL = L
Figura 1. Conversor DC-DC Elevador
El circuito elevador con los componentes pasivos e integrados deber´a quedar como el mostrado en la figura 2. ı I. I NFORME
Para el estado de saturaci´ n de Q1 la polaridad de la o bobina es + - ca´da de tensi´ n en la bobina depender´ de ı o a el voltaje de alimentaci´ n y el voltaje desaturaci´ n del o o transistor, as´ tendr´amos: ı ı −VIN + VL + VS = 0 VL = VIN − VS
1. Describa el procedimiento de dise˜ o del circuito y de n la bobina. C´ lculos de dise˜ o del circuito. a n Para obtener los valores de los componentes descritos en la figura 2 debemos partir de determinar los valores de TON y TOF F para los cuales trabajar´ mi switch en este a caso el transistor involucrado,para eso debemos partir del an´ lisis del circuito mostrado en la figura 1; cuando a el transistor Q1 esta en estado de corte la corriente en la bobina es igual al cociente entre el voltaje en sus extremos y su inductancia, en este instante la bobina
1 Grupo de Autom´ tica y Electr´ nica. Instituto Tecnol´ gico Metropolitano, a o o Antioqu´a-Medell´n, Colombia. (e-mail: jairoandresvelez@hotmail.com)ı ı
En consecuencia la corriente para este estado de Q1 en la bobina es: VIN − VS IL = L
La corriente en el inductor entonces depende de los valores de TON (para lo cual en este instante la bobina comenzar´ a cargarse) y de TOF F (que en este momento a comenzar´ a descargarse la bobina y es en este instante a donde se transfiere el voltaje a la carga el cual sera la suma del voltaje de entraday el voltaje presente en la
bobina) sabiendo esto podemos expresar una ecuaci´ n o de corriente en la bobina que dependa de estos valores as´: ı IL = IL(pico) (TON ) − VOUT − VIN + VF (TOF F ) L
IP K(switch) = 2 ∗ IOUT (
TON + 1) TOF F
(3)
Para hallar el valor m´nimo de inductancia es necesario ı conocer la ca´da de tensi´ n en el tiempo de conducci´ n ı o o y la corriente picoque se halla de la ecuaci´ n 3 as´: o ı Lmin = ( VIN ()min − VSAT ) ∗ TON (max) IP K(switch) (4)
La corriente pico de la bobina en la que alcanza durante el tiempo de saturaci´ n del switch, si igualamos o la corriente que alcanza la bobina en el instante de tiempo ON con el instante de tiempo OFF y despejando obtendremos el la ecuaci´ n que caracteriza la relaci´ n o o TON y TOF F as´: ı VOUT +VF + VIN (min) TON = TOF F VIN (min) − VSAT (1)
Reemplazando los valores en cada una de las ecuaciones se obtiene una IP K(switch) = 684mA y Lmin = 73,6µ H. El condensador CT se puede obtener conociendo el m´ ximo valor de tiempo encendido y esta dado por la a siguiente relaci´ n: o CT = 4,0 × 10−5 ∗ TON CT = 4,0 × 10−5 ∗ 14, 2µS = 568pF El condensador de salida se obtiene teniendo en cuenta...
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