ejercicio seas
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Publicado: 28 de julio de 2014
Ejercicio Feedback Nº1. Unidad 3
Realizar el diseño de bloques de una fuente conmutada tipo convertidor directo. Explicando el funcionamiento general y las características del filtro de entrada, puente rectificador y condensador volumétrico.
FUENTE CONMUTADA TIPO CONVERTIDOR DIRECTO
Una fuente conmutada es un dispositivo electrónico que transforma la energía eléctrica de un nivel a otromediante la conmutación de dispositivos de estado sólido (transistores, MOSFET, etc.), que operan como interruptores: completamente apagados o completamente encendidos.
Las fuentes tipo convertidor directo, son fuentes con aislamiento eléctrico entre la entrada y la salida. El aislamiento es proporcionado por un trasformador de alta frecuencia, el cual utiliza una excitación unidireccional ensu núcleo. Otra característica del convertidor es su construcción, esta será explicada más adelante.
El objetivo principal de la fuente es rectificar la corriente de entrada CA y darle una salida CC/CC regulada para dicha carga. La fuente está dividida en bloques (figura 1), donde cada uno de estos cumple una función.
Figura 1. Diagrama de bloques de una fuente conmutada tipo directoFiltro de entrada
El filtro de entrada tiene por función proteger la fuente y circuitos de posibles transitorios u otras señales interferentes provenientes de la red, y a la vez bloquear la inserción en la red de señales de alta frecuencia generadas por la propia fuente (EMI conducido).
La mayoría de las fuentes conmutadas incorporan filtros EMI para suprimir en su mayoría los ruidos y estánbasados en sencillos circuitos inductivos que trabajan junto a capacitores que se colocan en paralelo con la línea de alimentación (figura 2).
Desde el punto de vista de eficiencia energética, este filtro debe tener la menor perdida de potencia posible. No obstante, se debe tomar en cuenta la posibilidad de oscilaciones en presencia de estos filtros de perdidas bajas.
Un criterio útil dediseño requiere que la frecuencia resonante del filtro de entrada sea una década más baja que la frecuencia resonante del filtro de salida a fin de evitar la interacción entre las dos.
Figura 2. Filtro de entrada simple.
Puente rectificador
El puente rectificador convierte la onda alterna de entrada en una señal positiva pulsante, este es el primer paso para obtener una señalcontinua a partir de una alterna. El rectificador con puente de diodos, está conformado por 4 diodos (figura 3).
Figura 3. Rectificador monofásico con puente de diodos.
Si se considera un circuito idealizado con Ls = 0, como en la figura 4, se puede observar fácilmente el funcionamiento de los diodos. Este circuito consiste en dos grupos de diodos: el grupo superior con los diodos 1 y 3,y el grupo inferior con los diodos 2 y 4.
En el grupo superior, los cátodos de los diodos tienen un potencial común, por lo tanto, el diodo con su ánodo en el potencial más alto conducirá id. En el grupo inferior, los ánodos de los dos diodos tienen un potencial común. Por lo tanto, el diodo con su cátodo en el potencial más bajo conducirá id.
Figura 4. Rectificador idealizado.
Esdecir, cuando vs es positivo, los diodos 1 y 2 conducirán id, y los diodos 3 y 4 aparecerán con una polarización inversa. Cuando vs se convierte en negativo, la corriente id cambia (conmuta) en forma instantánea a los diodos 3 y 4, pues Ls = 0, y los diodos 1 y 2 aparecerán con una polarización inversa. Las formas de onda de voltaje y corriente de salida del rectificador idealizado se muestran enla figura 5.
Figura 5. Forma de onda del rectificador idealizado.
Cabe mencionar que el comportamiento de los rectificadores en los convertidores reales no es idealizado, y por lo tanto, la conmutación de los diodos y las formas de onda estará sujeta al valor de Ls.
En muchas aplicaciones tal vez se requiera que el equipo opere con un voltaje de línea de 115 V y 230 V. Por tanto, un...
Realizar el diseño de bloques de una fuente conmutada tipo convertidor directo. Explicando el funcionamiento general y las características del filtro de entrada, puente rectificador y condensador volumétrico.
FUENTE CONMUTADA TIPO CONVERTIDOR DIRECTO
Una fuente conmutada es un dispositivo electrónico que transforma la energía eléctrica de un nivel a otromediante la conmutación de dispositivos de estado sólido (transistores, MOSFET, etc.), que operan como interruptores: completamente apagados o completamente encendidos.
Las fuentes tipo convertidor directo, son fuentes con aislamiento eléctrico entre la entrada y la salida. El aislamiento es proporcionado por un trasformador de alta frecuencia, el cual utiliza una excitación unidireccional ensu núcleo. Otra característica del convertidor es su construcción, esta será explicada más adelante.
El objetivo principal de la fuente es rectificar la corriente de entrada CA y darle una salida CC/CC regulada para dicha carga. La fuente está dividida en bloques (figura 1), donde cada uno de estos cumple una función.
Figura 1. Diagrama de bloques de una fuente conmutada tipo directoFiltro de entrada
El filtro de entrada tiene por función proteger la fuente y circuitos de posibles transitorios u otras señales interferentes provenientes de la red, y a la vez bloquear la inserción en la red de señales de alta frecuencia generadas por la propia fuente (EMI conducido).
La mayoría de las fuentes conmutadas incorporan filtros EMI para suprimir en su mayoría los ruidos y estánbasados en sencillos circuitos inductivos que trabajan junto a capacitores que se colocan en paralelo con la línea de alimentación (figura 2).
Desde el punto de vista de eficiencia energética, este filtro debe tener la menor perdida de potencia posible. No obstante, se debe tomar en cuenta la posibilidad de oscilaciones en presencia de estos filtros de perdidas bajas.
Un criterio útil dediseño requiere que la frecuencia resonante del filtro de entrada sea una década más baja que la frecuencia resonante del filtro de salida a fin de evitar la interacción entre las dos.
Figura 2. Filtro de entrada simple.
Puente rectificador
El puente rectificador convierte la onda alterna de entrada en una señal positiva pulsante, este es el primer paso para obtener una señalcontinua a partir de una alterna. El rectificador con puente de diodos, está conformado por 4 diodos (figura 3).
Figura 3. Rectificador monofásico con puente de diodos.
Si se considera un circuito idealizado con Ls = 0, como en la figura 4, se puede observar fácilmente el funcionamiento de los diodos. Este circuito consiste en dos grupos de diodos: el grupo superior con los diodos 1 y 3,y el grupo inferior con los diodos 2 y 4.
En el grupo superior, los cátodos de los diodos tienen un potencial común, por lo tanto, el diodo con su ánodo en el potencial más alto conducirá id. En el grupo inferior, los ánodos de los dos diodos tienen un potencial común. Por lo tanto, el diodo con su cátodo en el potencial más bajo conducirá id.
Figura 4. Rectificador idealizado.
Esdecir, cuando vs es positivo, los diodos 1 y 2 conducirán id, y los diodos 3 y 4 aparecerán con una polarización inversa. Cuando vs se convierte en negativo, la corriente id cambia (conmuta) en forma instantánea a los diodos 3 y 4, pues Ls = 0, y los diodos 1 y 2 aparecerán con una polarización inversa. Las formas de onda de voltaje y corriente de salida del rectificador idealizado se muestran enla figura 5.
Figura 5. Forma de onda del rectificador idealizado.
Cabe mencionar que el comportamiento de los rectificadores en los convertidores reales no es idealizado, y por lo tanto, la conmutación de los diodos y las formas de onda estará sujeta al valor de Ls.
En muchas aplicaciones tal vez se requiera que el equipo opere con un voltaje de línea de 115 V y 230 V. Por tanto, un...
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