electronica de potencia
Páginas: 5 (1127 palabras)
Publicado: 26 de noviembre 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.
FUNCIONAMIENTO GENERAL
A diferencia de las fuentes de alimentación lineales, la transformación del voltaje CC de un nivel a otro se logra en lasfuentes de alimentación conmutadas por medio de circuitos de convertidores de CC-CC (o los que de ellos se deriven) Estos circuitos utilizan dispositivos de estado sólido (transistores, MOSFET, etc.) que operan como interruptores: o completamente apagados o completamente encendidos. Como no se requiere que los dispositivos de potencia operen en su región activa, este modo de operación permite unadisipación de potencia más baja. Con velocidades mayores de conmutación, tensiones y corrientes nominales más altas y un costo relativamente más bajo, estos dispositivos han contribuido al surgimiento de las fuentes de alimentación conmutadas.
La figura 1 muestra una fuente conmutada con aislamiento eléctrico en un diagrama de bloques simplificado. El voltaje CA de entrada se rectifica para ser unvoltaje CC no regulado por medio de un rectificador de diodos. Cabe notar que en la entrada se usa un filtro EMI, a fin de prevenir el EMI conducido. El bloque del convertidor en la figura 1 convierte el voltaje CC de entrada de un nivel a otro nivel de CC. Esto se logra mediante la conmutación por alta frecuencia, que produce una CA de alta frecuencia a través del transformador de aislamiento. Lasalida secundaria del transformador se rectifica y filtra para producir Vo. La salida de la fuente de CC en la figura 1 se regula por medio de un control de realimentación que utiliza un controlador PWM, donde el voltaje de control se compara con una forma de onda de dientes de sierra en la frecuencia de conmutación. El aislamiento eléctrico en el bucle de realimentación se proporciona mediante untransformador de aislamiento, como se muestra, o por medio de un optoacoplador.
Figura1
En muchas aplicaciones se requieren múltiples salidas (positivas y negativas). Según la aplicación, puede ser necesario que estas salidas estén eléctricamente aisladas entre sí. La figura 2 muestra el diagrama de bloques de una fuente de conmutación donde solo se regula la salida Vo1 y las otras dos no.Si es necesario que se regulen Vo2 y/o Vo3, se usa uno o más reguladores lineales para la(s) otra(s) salida(s).
Ahora se aprecian dos ventajas importantes de las fuentes de alimentación conmutadas ante las fuentes de alimentación lineales:
• Los elementos de conmutación (transistores de potencia o MOSFET) operan como interruptores: o completamente apagados o completamente encendidos. Al evitarsu operación en su región activa se logra una reducción significativa de pérdidas de potencia. Esto permite una mayor eficiencia de energia en el rango de 70 a 90%. Además, un transistor que trabaja en el modo de encendido/apagado tiene una capacidad de manejo de potencia mucho más grande en comparación con su modo lineal.
• Como se usa un transformador de aislamiento de alta frecuencia (encomparación con un transformador de 50 o 60 Hz en una fuente de alimentación lineal), el tamaño y peso de las fuentes son mucho menores.
La principal desventaja es que las fuentes de conmutación son mucho más complejas, y se tienen que tomar las medidas adecuadas para prevenir EMI debido a conmutaciones de alta frecuencia.
figura 2
Estas ventajas de las fuentes de conmutación (respecto de laslineales) compensan sus defectos arriba de una determinada potencia nominal. La potencia nominal donde ocurre esta transición se disminuye cada vez más conforme avanza el tiempo, debido a los avances en la tecnología de semiconductores.
Por lo general, las fuentes de alimentación conmutadas utilizan modificaciones de las siguientes dos clases de topologías de convertidores:
1. Convertidores de...
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.
FUNCIONAMIENTO GENERAL
A diferencia de las fuentes de alimentación lineales, la transformación del voltaje CC de un nivel a otro se logra en lasfuentes de alimentación conmutadas por medio de circuitos de convertidores de CC-CC (o los que de ellos se deriven) Estos circuitos utilizan dispositivos de estado sólido (transistores, MOSFET, etc.) que operan como interruptores: o completamente apagados o completamente encendidos. Como no se requiere que los dispositivos de potencia operen en su región activa, este modo de operación permite unadisipación de potencia más baja. Con velocidades mayores de conmutación, tensiones y corrientes nominales más altas y un costo relativamente más bajo, estos dispositivos han contribuido al surgimiento de las fuentes de alimentación conmutadas.
La figura 1 muestra una fuente conmutada con aislamiento eléctrico en un diagrama de bloques simplificado. El voltaje CA de entrada se rectifica para ser unvoltaje CC no regulado por medio de un rectificador de diodos. Cabe notar que en la entrada se usa un filtro EMI, a fin de prevenir el EMI conducido. El bloque del convertidor en la figura 1 convierte el voltaje CC de entrada de un nivel a otro nivel de CC. Esto se logra mediante la conmutación por alta frecuencia, que produce una CA de alta frecuencia a través del transformador de aislamiento. Lasalida secundaria del transformador se rectifica y filtra para producir Vo. La salida de la fuente de CC en la figura 1 se regula por medio de un control de realimentación que utiliza un controlador PWM, donde el voltaje de control se compara con una forma de onda de dientes de sierra en la frecuencia de conmutación. El aislamiento eléctrico en el bucle de realimentación se proporciona mediante untransformador de aislamiento, como se muestra, o por medio de un optoacoplador.
Figura1
En muchas aplicaciones se requieren múltiples salidas (positivas y negativas). Según la aplicación, puede ser necesario que estas salidas estén eléctricamente aisladas entre sí. La figura 2 muestra el diagrama de bloques de una fuente de conmutación donde solo se regula la salida Vo1 y las otras dos no.Si es necesario que se regulen Vo2 y/o Vo3, se usa uno o más reguladores lineales para la(s) otra(s) salida(s).
Ahora se aprecian dos ventajas importantes de las fuentes de alimentación conmutadas ante las fuentes de alimentación lineales:
• Los elementos de conmutación (transistores de potencia o MOSFET) operan como interruptores: o completamente apagados o completamente encendidos. Al evitarsu operación en su región activa se logra una reducción significativa de pérdidas de potencia. Esto permite una mayor eficiencia de energia en el rango de 70 a 90%. Además, un transistor que trabaja en el modo de encendido/apagado tiene una capacidad de manejo de potencia mucho más grande en comparación con su modo lineal.
• Como se usa un transformador de aislamiento de alta frecuencia (encomparación con un transformador de 50 o 60 Hz en una fuente de alimentación lineal), el tamaño y peso de las fuentes son mucho menores.
La principal desventaja es que las fuentes de conmutación son mucho más complejas, y se tienen que tomar las medidas adecuadas para prevenir EMI debido a conmutaciones de alta frecuencia.
figura 2
Estas ventajas de las fuentes de conmutación (respecto de laslineales) compensan sus defectos arriba de una determinada potencia nominal. La potencia nominal donde ocurre esta transición se disminuye cada vez más conforme avanza el tiempo, debido a los avances en la tecnología de semiconductores.
Por lo general, las fuentes de alimentación conmutadas utilizan modificaciones de las siguientes dos clases de topologías de convertidores:
1. Convertidores de...
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