fuentes conmutadas (switching)

5/21/2018 Fuentes Conmutadas (Switching)

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REGULADOR DE TENSIONCONMUTADO

(FUENTE SWITCHING)

Ctedra de Dispositivos ElectrnicosDepartamento de Electricidad, Electrnica y Computacin (DEEC)FACET - UNT

Fuente de tensin continua

Fuente ideal de tensin

Fuente real de tensin

IL

V

Vripp

RS

+

_

VL

IL

V

V = cte.

VL= cte.

ILsin limitacin de valor

V cte.

+

_

VL

VLripp

VLripp

TAMB < TMAX

IL < IMAX


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Fuente de tensin continua regulada

+

_

VL

IL

V

IL

V

Vripp

RS

+

_

VL

VLripp

REGULADOR

REGULADOR

Disminuir Rs

Disminuir Vripp

Estabilizar VL

Esquema Fuente Regulada Lineal

TRAFO

Vi

C

RECTIFICADOR

+

FILTROC

REGULADOR

LINEALCC

PROTECCIONVL

CC CC

-

+ R2

R1

Vref

Vo

Vi+Viripp

Ri


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FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS

(SWITCHING)

Tambin llamadas Fuentes Switching. Se distinguen con ese nombre a los convertidores de

Corriente alterna (AC) a corriente continua (DC) o losconvertidores DC/DC, cuyo principio defuncionamiento se basa en la conmutacin de unallave mas que en un circuito lineal.

Las fuentes conmutadas fueron desarrolladas comoconsecuencia de los problemas de disipacintrmica, peso y volumen de los reguladores lineales.

Hoy en da son de uso comn en aplicacionesindustriales y comerciales.

FUENTE REGULADA SWITCHING

RECTIFICADOR +

FILTRO

Vi

C

CONVERTIDOR

CC/AC

CC

RECTIFICADOR +

FILTRO SALIDA

C

PROTECCIONVL

CC CC

CONTROLADOR

C CC

Vi normalmente red de distribucin 220 V 50Hz

Convertidor CC/AC entrega una tensin de frecuencia 20 KHz

A frecuencia elevada el filtro de salida utiliza componentes de menor valor y seutiliza una configuracin LC

Se puede adems utilizar transformadores de menor peso y volumen

El CONTROLADOR puede variar alguna caracterstica de la tensin alterna de altafrecuencia para compensar las variaciones de la tensin de salida VL


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ESQUEMA GENERAL DE UNA FUENTE CONMUTADA

- La tensin de entrada V iserectifica y se filtra directamente

de la red

- La tensin continua obtenida seconvierte en alterna de alta

frecuencia

- Mediante uncircuito de

control se variaalguna

caracterstica dela tensin

alterna de alta

frecuencia paracompensar lasvariaciones dela tensin de

salida VL

- La tensin alterna de altafrecuencia permite reducir

el tamao deltransformador y del filtro

de salida

RECTIFICADOR

Y FILTRO

REF

PWM

OSC

Pulsante (continua +

ripple)

Alta frecuencia

(cuadrada)

CONTROLADOR

RECTIFICADOR Y FILTRO

DE SALIDA

REGULADOR CONMUTADOPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Vo

Vo

= 1

= 1

= 1 = =1

=

D =

=

=

= f

Si R


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Circuitos Inversores

BUCK (V0< V)

BOOST (V0> V)

V0

V0

Circuito propuesto (Reductor BUCK)

Vo

INVERSOR CC AC


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Inversor Buck con el interruptor cerrado

= = =

=

=

Inversor Buck con el interruptor abierto

= = =

=

La disminucin decorriente ser:

=


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Tensin continua de salida del convertidor Buck

Energa almacenada en el inductor

Energa almacenadadurante ton

Energa entregadadurante toff

Tensin continuade salida

=

El ripple de la tensin de salida es la tensin en el capacitorconsecuencia de iL:

Tensin de ripple de salidaLa tensin de salida tiene una componente de alterna, producto de la corrientevariacional iL (zumbido de corriente en el inductor) que circula por el capacitor

suponiendo (Xc


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= 1C dt1 0 < <

2 <


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Circuito de Prueba (Simulador)Filtro Fuente SW

= 0 . 5 = 20

=

=10 =20 =10

= 2 0 1 0300 106 1 0 1 06 = 13 (333 )

Vpp = 18 Vpp =

12 0 1 06

1 38 20 106 =

124 (42 )

Gen. Rampa

Comparador

V

Icc IL

IcID

Vo

+

-

-

+ R2

R1

Vref

Amp. Error

Esquema de la Fuente Regulada con elcircuito de Control


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PWM Modulador de ancho de Pulso

Generador Diente

de Sierra

Verror

VOUT

Verror

VOUT

Verror

Verror

VOUT

VERROR

VCONT

VCONT

V1

t

t

PWM


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Simulacin Modulador Ancho de Pulso(PWM)

Diente de Sierra V1

Simulacin Fuente SWITCHINGDiente de Sierra V2


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ESQUEMA GENERAL DE UNA FUENTECONMUTADA:

Comparador

V

IL

IcID

Vo

+

-

-

+ R2

R1

Vref

Gen. Rampa

Amp. Error

R3

R4

CIRCUITO REDUCTOR/ELEVADORBUCK/BOOST


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Con el interruptor cerrado: V1=Vcc

La tensin V2 tiene la polaridad invertida con respecto a V1, por lotanto el diodo no conduce : I2=0. Adems:

Con el interruptor abierto: V2=-V0


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T

En rgimen estacionario se cumple que laenerga almacenada por L1 durante ton esigual a la energa liberada en el tiempo toff.Por lo tanto:


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REDUCTOR BUCK

CIRCUITOREDUCTOR/ELEVADORBUCK/BOOST

D1

D2

D3

+

-

-

+R2

R1

Lo

Co

Rectific.

Puente

n1

n3

n2

R0

Vcc

Ip

Io

V1

V2

V0

Vref

Gen.

Rampa

Amp. Error

Comparador

ESQUEMA GENERAL DE UNA FUENTE CONMUTADATIPO DIRECTA (Forward)


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TL494Circuito de control por PWM

El TL494 incorpora en un solo chip todas lasfunciones requeridas para la construccin deun circuito de control por modulacin deancho de pulso (PWM)

Diseado principalmente para el control de

fuentes de alimentacin.

Caractersticas Frecuencia fija (RTy CT).

Dos amplificadores de error.

Oscilador de frecuencia ajustable

Comparador para el control de tiempo muerto (DTC).

Flip flop D para el control de los transistores de salida. Dos transistores de salida.

Rango de temperatura: 0 a 70C (TL494C) o

-15 a 85C (TL494I)


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TL494: Diagrama interno

TL494: Esquema de pines


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PRINCIPIO DE OPERACINLa modulacin de los pulsos de salida se logramediante la comparacin de una forma de ondadiente de sierra (creada internamente por el CI)con las seales de control: DTC y la salida de losamplificadores de error.

La etapa de salida se habilita durante el tiempoen el cual el voltaje de la diente de sierra esmayor que el de las seales de control.


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PRINCIPIO DE OPERACIN


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Ejemplo de aplicacin TL494

FIN

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