tecnología pwm para la alimentación de sistemas autónomos ... · convertidor elevador (boost)....

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SASE 2011SIMPOSIO ARGENTINO DE SISTEMAS EMBEBIDOS

Ing. Carlos Flavio NarvajaHT S.A.

Universidad Tecnológica Nacional FRBAMarzo 2011

Tecnología PWM para la alimentación de sistemas autónomos y generales

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Temario

• Introducción• Configuraciones básicas • Circuitos auxiliares• Autonomía• Ejemplos prácticos• Conclusiones

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Introducción

• La aplicación de Sistemas embebidos promueve aumento de la competividad , como así también en el valor agregado de los productos.

• Estas aplicaciones pueden aparecer en sectores como la Automatización Industrial, transporte, bienes de consumo, Salud, infraestructura y servicios públicos, etc.

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Introducción

• Se pueden utilizar distintos tipos de tecnologías, técnicas, proceso, etc.

• Pero sin duda todos estos sistemas requieren de algún tipo de energía para su funcionamiento

• Y si el sistema de alimentación falla o no es adecuado el proyecto irremediablemente FRACASA.

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Introducción

• No hay que perder de vista las tendencias en cuanto al consumo de los sistemas embebidos portátiles en los que aumentan sus potencias y los consumos se mantienen o aumentando su autonomía.

• ¿Por qué el Uso de PWM en los sistemas de alimentación?

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Introducción

• Uso de reguladores seriesVRSVoE +=

IoVRSRIoPE **2 +=

↓⇒↑⇒= ηη __ IoSiPEPo

Ejemplo

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Introducción

• Uso de reguladores series

VVRSohmRAIoVVoVE

7515

12

====

=

WAVohmAPE 121*75*1 2 =+=

%41125

==WW

η

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Principio de funcionamiento de una Fuente conmutada

∫ ===Ton

EET

TondtvoT

Vo0

**.1δ

∫ ∫−

=−

=−

==Ton Ton

RoVswE

RoVswE

TTondt

RoVswE

Tdt

Rovo

TPo

0

22

0

22 )(*)(*.)(1.1δ

∫ ∫−

=−

==Ton Ton

E RoEVswEdt

RoEVswE

TdtioE

TP

0 0

*)(*.*)(1.*1δ

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Principio de funcionamiento de una Fuente conmutada

VVswohmRo

AIoVVoVE

15

15

12

==

==

=

41,0125* ===⇒=

VV

EVoEVo δδ

Wohm

VVRo

EVswEPo 92,95

)112(*41,0*)(*2

=−

=−

= δ

Wohm

VVVRo

EVswEPE 82,105

12*)112(*41,0*)(* =−

=−

=δ

91.082.1092.9

===WW

PPo

E

η

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Principio de funcionamiento de una Fuente conmutada

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Principio de funcionamiento de una Fuente conmutada

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Convertidor reductor (Buck). Vin > Vo

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Convertidor elevador (Boost). Vo > Vi

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Convertidor reductor-elevador (Buck-Boost). Ei ≤ ó ≥ -Eo

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Comparativa

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Fly-Back

δδ−

=1

*2/1 NN

EVo

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Forward

δ*2/1 NN

EVo =

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Push Pull

δ*2/1

*2NN

EVo =

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Medio puente

δ*2/1 NN

EVo =

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Puente completo

δ*2/1

*2NN

EVo =

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Relación Tamaño/frecuencia

)10 x 4,4 x B x S x (fV

8=N

t

δT

TΔQ{T/2iC

t

Vc

VoVoVcfsw

iLC***8 ∆

∆=

Transformador

Capacitores de salida

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Disipación de potencia en conmutación

SWoffSWonSW PPP += ⇒

( )6

fttIVP frCsatCC

SW

+=

( ) ( )2

fttIVVP frCEsatDCC

SW

++=

Cargas resistivas

Cargas inductivas

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Rectificador Sincrónico

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PWM

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Diagrama en bloques de una fuente conmutada.

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Esquema General de una Fuente de Alimentación

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Circuitos auxiliares• Rectificadores de entrada• Circuito limitador de corriente de inrush• Snubber• Soft Start• Circuito de realimentación aislado• Filtros de entrada• Autoalimentación• Rectificadores sincrónicos• Circuitos de control• PFC

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Rectificador de entrada

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Circuito Snubber

VftfILC

*2*

=

LQ

ON

IIVsR

CT

−≥ ˆ

*2,1*5

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Circuito práctico Salida Fly back

Snubber

Auto alimentación

Circuito corriente

Soft Start

NTC limite de Inrush

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Circuitos limitadores de corriente de Inrush

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Corrector de Factor de Potencia

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Baterías

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BateríasCurcas de carga

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BateríasCurcas de carga

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BateríasEfectos de la temperatura

Importante!!! Para almacenajemeses

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BateríasAutonomia

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Baterías

Perdida progresiva de la capacidad

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SuperCaps

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SuperCaps

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SuperCaps

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Cargadores de Baterías

• Funcionamiento continuo• Control de corriente de carga • Protección sobre tensión• Protección Batería inversa• Opción reduncancia• Protección LVBD(Low Voltage Battery Disconnect)

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Calculo de corriente de cargador

Cargadores Sin control de corriente de baterías asegurarse que la variación de consumo del equipamiento no lleve a sobrecargas de baterías

I cargador necesario = I consumo x 10% AH

I cargador necesario = I consumo +I baterías

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Cargadores de BateríasRedundantes

Se hace cargo de toda la carga

Control de corriente

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Cargadores con SE

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Control de sistemas cargadores de 12 KW

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Control a distancia de sistemas de cargadores

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Muchas Gracias

• Ing. Carlos Flavio Narvaja• HT S.A.Ingeniería y Producción.• Certificada ISO 9001:2000• Pedro Morán 515 – Lomas del Mirador • (B1752CTA)• Buenos Aires – Argentina.• Tel: 54-11-4653-3655/4657-6869-0398-1023• Fax: 54-11-4657-6007• fnarvaja@htsa.com.ar

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