Fuente switching flyback

INSTITUTO UNIVERSITARIO AERONÁUTICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
SEGUNDO PARCIAL ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Tema:
Diseño, implementación y medición de fuente switching flyback

Alumnos:
Gaspari, Luciano
Marengo, Bruno
Marinelli, Javier

Profesor:
Toselli, Eduardo

Marco teórico fuente switching Flyback

Para entender cualquier fuente de switching por conversión directa desdetensión de línea es imprescindible entender las características básicas de operación de un conmutador tipo “flyback”, con sus ventajas e inconvenientes, dado que este circuito será usado tanto en la etapa de conversión y regulación como en una eventual etapa de corrección de factor de potencia. La figura muestra el esquema básico de un conmutador “flyback”, donde pueden notarse los elementos ynecesidades básicas del circuito, y sus enormes diferencias en comparación a una fuente convencional:

• Una tensión de entrada continua: mientras que en una fuente convencional se parte de una fuente de voltaje primario de alta tensión de tipo alternado, en una fuente flyback esta tensión debe ser de tipo continuo (aunque no necesariamente regulada). Esto implica que en un convertidor AC/DC, previoal flyback deberá existir algún tipo de circuito rectificador que genere esta alta tensión desde la fuente alternada primaria.
• Un elemento de paso ON-OFF: mientras que en una fuente convencional alterna la frecuencia está definida por la red (50Hz o 60Hz) y es fija, en una fuente flyback existe un conmutador (usualmente un transistor MOS) que conmuta a muy alta frecuencia (de 40kHz a 100kHz) ycon una relación de trabajo variable. Incluso, esta frecuencia no es necesariamente fija, y puede ser disminuida (cycle skip) en ciertas situaciones de muy bajo consumo.
• Un inductor con dos bobinados: en una fuente convencional se usa un transformador en el que se trata que circule una corriente alterna de valor medio nulo para evitar la magnetización, y donde se realiza una transferenciacontinua de energía del primario al secundario; en cambio, en una fuente flyback el principio es diametralmente distinto: mientras el conmutador esta ON circula por el bobinado primario de un inductor una corriente creciente, almacenando energía en forma de campo magnético en el núcleo y sin transferir energía al secundario; recién al abrirse el conmutador (OFF) es cuando se induce en el secundario unatensión del valor necesario para que esta energía sea
transferida a ese circuito. Es decir, en una fuente flyback la transferencia de energía es discontinua, y se realiza mediante paquetes de energía magnética que son “cargados” en el núcleo, para ser luego transferidos al secundario.
• Un rectificador en el circuito secundario: mientras que en una fuente convencional el rectificador delsecundario conduce en ambos ciclos de alterna, en una fuente flyback este rectificador sólo conduce en parte del ciclo OFF del conmutador, desde el momento en que éste se abre hasta que se agota la energía magnética almacenada en el núcleo. El capacitor de filtro en el secundario debe mantener el suministro de energía a la carga hasta el próximo ciclo, y dado que la frecuencia de conmutación es muy alta,este capacitor suele ser de bajo valor, siendo ahora de importancia su baja inductancia y resistencia.
• Un circuito de control: la diferencia con una fuente convencional es total. En una fuente convencional el regulador es un circuito lineal, opera en el secundario, y controla la tensión de salida absorbiendo la diferencia de tensión entrada/salida, disipando potencia. En cambio, en una fuenteflyback el circuito de control es SI/NO, y controla la tensión de salida regulando la energía que se transfiere mediante cambios en el ciclo de trabajo (y a veces la frecuencia) del conmutador.

Formas de onda en un flyback elemental

Fuente Flyback Real

1-Estimación del rendimiento: Existen múltiples elementos que afectan el rendimiento de una fuente real:
• Un inductor real no tiene un...