teoria
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UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA
INTRODUCCIN A LAS FUENTES DE TENSIN CONMUTADAS. TEORA Y PRCTICA.
RICARDO J. AGUASCA COLOMO
JOS CABRERA PEA
IBN VEGA RAMREZ
LAS PALMAS DE GRAN CANARIA, MARZO DE 2001
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NDICE
1. INTRODUCCIN............................................................................................... 1
2. REDUCCIN DE LA TENSIN DE SALIDA............................................................ 2 2.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO....................................................................... 2
2.2 TENSIONES E INTENSIDADES............................................................................. 3
2.3 TROCEADOR IDEAL SIN PRDIDAS..................................................................... 5
2.4 CONTROL DE LA TENSIN DE SALIDA................................................................ 6
2.5 MODOS DE FUNCIONAMIENTO............................................................................ 7
3. AUMENTO DE LA TENSIN DE SALIDA............................................................... 8 3.1 CONFIGURACIN PARA ELEVAR LA TENSIN DE SALIDA................................ 8
3.2 FUNCIONAMIENTO................................................................................................ 9
3.3 APLICACIN: TRANSFERENCIA DE ENERGA ENTRE DOS FUENTES DE
TENSIN................................................................................................................. 11
4. CARACTERSTICAS GENERALES DE LOS REGULADORES DE TENSIN................ 15
5. REGULADOR BUCK (REDUCTOR)................................................................... 17 5.1 CIRCUITO BSICO............................................................................................... 17
5.2 FUNCIONAMIENTO...............................................................................................17
5.3 DOS MODOS DE FUNCIONAMIENTO................................................................. 18
5.4 FILTRO DE SALIDA.............................................................................................. 23
5.5 CONSIDERACIONES............................................................................................ 25
6. REGULADOR BOOST (ELEVADOR)................................................................. 26 6.1 CIRCUITO BSICO............................................................................................... 26
6.2 FUNCIONAMIENTO.............................................................................................. 26
6.3 FILTRO DE SALIDA.............................................................................................. 31
7. REGULADOR BUCK BOOST..................................................................... 32 7.1 CIRCUITO BSICO............................................................................................... 32
7.2 FUNCIONAMIENTO.............................................................................................. 32
7.3 FILTRO DE SALIDA.............................................................................................. 36
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NDICE
8. RESUMEN DE CARACTERSTICAS.................................................................... 37
9. SIMULACIN CON PSPICE............................................................................... 39 9.1 CONVERTIDOR CC-CC ELEVADOR (STEP UP)................................................... 41
9.2 CONVERTIDOR CC-CC REDUCTOR (STEP DOWN)........................................... 43
10. INTERFERENCIAS ELECTROMAGNTICAS........................................................ 45 10.1 CARACTERSTICAS DE LAS INTERFERENCIAS ELECTROMAGNTICAS........ 45
10.2 CAUSAS DE GENERACIN DE IEM..................................................................... 47
10.2.1 EL TRANSISTOR EN CONMUTACIN.......................................................... 49
10.2.2 EL DIODO....................................................................................................... 50
10.2.2.1 COMPORTAMIENTO DEL DIODO EN LA CONMUTACIN A
CONDUCCIN............................................................................... 51
10.2.2.2 COMPORTAMIENTO DEL DIODO EN LA CONMUTACIN AL
BLOQUEO...................................................................................... 52
10.3 MEDIDAS A ADOPTAR PARA LA REDUCCIN DE IEM
EN CIRCUITOS DE POTENCIA.............................................................................53
10.3.1 CONTROL DEL NIVEL DE RADIACIN......................................................... 53
10.3.2 REDUCCIN DEL ACOPLAMIENTO MAGNTICO....................................... 54
10.3.3 FACILITAR LA CONMUTACIN EN LOS TRANSISTORES........................... 54
10.3.4 LOS FILTROS EN LAS FUENTES.................................................................. 55
10.3.5 FORMAS DE CONECTAR Y DISTRIBUIR LOS COMPONENTES
EN UN CIRCUITO IMPRESO...........................................................................
56 11. MONTAJE PRCTICO EN LABORATORIO........................................................... 59 11.1 CARACTERSTICAS DEL CIRCUITO INTEGRADO SG3524............................ 60
11.2 CLCULO DE LA RED ACICALADORA DE LOS TRANSISTORES DE
POTENCIA........................................................................................................ 62
11.3 ESQUEMA ELCTRICO DEL CIRCUITO.......................................................... 63
11.4 PLACA DE CIRCUITO IMPRESO: CARA DE COMPONENTES Y CARA DE
SOLDADURA..................................................................................................... 65
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PRLOGO
Desde hace unos aos y de forma exponencial ha ido creciendo el
nmero y la variedad de aparatos electrnicos presentes en nuestras vidas.
Esta diversidad de dispositivos va desde: l, cada da ms imprescindible,
ordenador personal, hasta los sofisticados sistemas de seguridad. Pero, qu
pueden tener en comn estos dispositivos electrnicos? Respuesta: que todos
ellos funcionan mediante transformaciones o conversiones de niveles de
tensin continua. Es decir, en alguna etapa del circuito es necesaria una
tensin continua de salida mayor o menor a la tensin continua de entrada
presente en esa etapa. Es en este punto donde se emplean los convertidores
de tensin corriente continua corriente continua (convertidores cc-cc),
tambin llamados fuentes de tensin conmutadas objeto de estudio en este
libro.
Los autores de este libro, dos de los cuales son profesores titulares de la
U.L.P.G.C., tras aos trabajando en el diseo y estudio de las fuentes de
tensin conmutadas e impartir varios cursos terico prcticos sobre este
tema han decidido publicar este libro. El cual pretende ser una gua bsica
para todos aquellos que se sientan atrados por el diseo electrnico de
potencia dirigido hacia las fuentes de tensin conmutadas.
Este libro est dividido en cuatro partes fundamentales: teora de los
convertidores cc-cc, simulacin de circuitos prcticos con el PSPICE, anlisis
de las interferencias electromagnticas en los convertidores y un montaje
prctico de un convertidor cc-cc elevador.
En la parte terica se exponen de forma clara y concisa los
fundamentos, esquemas y frmulas a aplicar pare el desarrollo y comprensin
de los diferentes tipos de convertidores.
En la simulacin con el PSPICE se presentan los dos tipos bsicos de
convertidores: el elevador y el reductor. En esta parte se muestran los
esquemas de los circuitos a analizar y las formas de onda de las tensiones y
de las intensidades obtenidas en sus puntos ms significativos. Se ha optado
por no hacer un anlisis exhaustivo de las formas que presentan las diferentes
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seales mostradas para que sea el lector el que, junto a los fundamentos
tericos, analice los resultados obtenidos.
Dentro de la parte dedicada a las interferencias electromagnticas
generadas en los circuitos de potencia se analizar las causas, los efectos y
las formas bsicas de reducir la magnitud de estas interferencias o
perturbaciones electromagnticas.
En la ltima parte de este libro se le presenta al lector un caso prctico
de diseo y montaje de un convertidor cccc a partir de un conjunto de
especificaciones tcnicas que se deben cumplir. En esta parte se le explica
como elegir cada uno de los componentes que forman las etapa de potencia y
de control. Se presentan tambin el esquema elctrico del circuito y el diseo
de la placa de circuito impreso.
LOS AUTORES
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U.L.P.G.C.
Introduccin a las Fuentes de Tensin Conmutadas. Teora y Prctica. Pgina 1
1. INTRODUCCIN
Un TROCEADOR convierte directamente C.C. en C.C. CONVERTIDOR DIRECTO de C.C. a C.C.
Aplicaciones Industriales: Obtencin de C.C. variable a partir de una
Fuente de C.C. fija. TROCEADOR Transformador de tensin con relacin de transformacin
variable. MODO DE FUNCIONAMIENTO: Un Interruptor se abre y cierra
continuamente dejando pasar ms o menos potencia del Generador a la Carga.
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2. REDUCCION DE LA TENSIN DE SALIDA
2.1 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Cuando el Interruptor SW est cerrado durante t1 la carga es sometida a la
tensin Vs. Durante t2 SW permanece abierto y la tensin en la carga es nula. Se desprecian las prdidas en el interruptor SW.
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2. REDUCCIN DE LA TENSIN DE SALIDA
2.2 TENSIONES E INTENSIDADES:
Tensin de Salida expresada en Series de Fourier:
Tensin Media de Salida:
sss
t
oa VkVtfVTtdtv
TV ==== 10 111
Intensidad Media en la Carga:
=
=++=
112sen)2cos1(2cos2sen)(
n
s
n
sso ftnknn
Vftnkn
nV
kVtv
I VR
k VRa
a s= =
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2. REDUCCIN DE LA TENSIN DE SALIDA
Valor Eficaz de la Tensin de Salida:
DONDE:
T Perodo de Troceo
k = t1 / T Ciclo Efectivo de Trabajo
f Frecuencia de trabajo
VT
v d t k Vo ok T
s= =1 20
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2. REDUCCIN DE LA TENSIN DE SALIDA
2.3 TROCEADOR IDEAL SIN PRDIDAS:
Potencia Absorbida igual a potencia Cedida (vch Cada en SW):
Resistencia efectiva Vista por la Fuente:
R VI
Vk V R
Rki
s
a
s
s
= = =
RvVkdt
Rv
Tdtiv
TP
RvVVkdt
RvVV
TdtiV
TP
chskT okT
oo
chsskT chsskT
si
2
0
2
0
00
)(11
)()(11
===
===
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2. REDUCCIN DE LA TENSIN DE SALIDA
2.4 CONTROL DE LA TENSIN DE SALIDA:
Vo vara entre 0 Vs controlando k
La Potencia absorbida Pi se controla variando k
k vara entre 0 1:
Modificando t1
Modificando T
Modificando f
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2. REDUCCIN DE LA TENSIN DE SALIDA
2.5 MODOS DE FUNCIONAMIENTO:
Troceo a Frecuencia Constante.
El Control se ejerce variando los anchos de los pulsos (t1).
Se denomina Modulacin de anchos de Pulsos (PWM).
Troceo a Frecuencia Variable.
Los tiempos t1 o t2 permanecen constantes, variando la
frecuencia f. El control se denomina Modulacin de
Frecuencia. Y posee un elevado nivel de armnicos a la
salida.
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3. AUMENTO DE LA TENSIN DE SALIDA
3.1 CONFIGURACIN PARA ELEVAR LA TENSIN DE SALIDA:
En este circuito Troceador se supondr la Inductancia Ideal.
El flujo de corriente a la entrada se supone continuo.
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3. AUMENTO DE LA TENSIN DE SALIDA
3.2 FUNCIONAMIENTO:
1. Interruptor SW cerrado durante t1 la intensidad de entrada crece . La energa se almacena en L.
2. Interruptor SW abierto durante t2 la intensidad en la carga disminuye. La energa es transferida desde L a la carga a travs de D1.
Voltaje en L con el interruptor SW cerrado:
v L d id tL
=
Rizado de la corriente de pico a pico:
I VL
tS= 1
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3. AUMENTO DE LA TENSIN DE SALIDA
Valor de la tensin de salida. Con el condensador CL en paralelo con la
carga el valor de la tensin permanece constante:
v V L It
V tt
Vko S S S
= + = + =
2
1
2
1 11
Variacin del valor de vo en funcin del ciclo efectivo de trabajo k: vo = VS k = 0 vo > VS 0 < k < 1
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3. AUMENTO DE LA TENSIN DE SALIDA
3.3 APLICACIN: TRANSFERENCIA DE ENERGA ENTRE DOS FUENTES DE TENSIN. Dos Modos de funcionamiento:
SW cerrado Modo 1 SW abierto Modo 2
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3. AUMENTO DE LA TENSIN DE SALIDA
Modo 1:
Ecuacin de Tensiones:
dtdiLV S 1=
Ecuacin de Intensidades:
11 )( ItLVti S +=
Condiciones:
I1 es el valor de la corriente inicial.
i1 (t) es creciente d id t
1 0> Vs > 0
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3. AUMENTO DE LA TENSIN DE SALIDA
Modo 2:
Ecuacin de Tensiones:
V L didt
ES = +2 Ecuacin de Intensidades:
i t V EL
t IS2 2( ) = +
Condiciones (Sistema Estable):
I2 es el valor de la corriente inicial.
i2 (t) es decreciente d id t
2 0< Vs < VE
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3. AUMENTO DE LA TENSIN DE SALIDA
Para tener un Sistema Estable y transmitir energa desde una Fuente
variable VS a una Fuente fija E debe cumplirse que:
0 < VS < E Modo 1:
Energa transferida desde Vs L
Modo 2:
Energa transferida desde L E
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4. CARACTERSTICAS GENERALES DE LOS REGULADORES DE TENSIN
Los Troceadores se utilizan como Reguladores Directos C.C. - C.C. para
convertir una tensin continua sin regular en una tensin continua regulada.
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4. CARACTERSTICAS GENERALES DE LOS REGULADORES DE TENSIN
Modo de trabajo de un circuito Regulador:
La tensin de error Ve se obtiene comparando la tensin de salida Va con una de referencia Vr
Ve es comparada con una onda de diente de sierra Vr para generar la seal de control Vg
Los interruptores estn constituidos por semiconductores de potencia BJT,
MOSFET, IGBT, que poseen un ton y un toff mnimo. El ciclo efectivo de trabajo k slo puede ser controlado entre 0 < k < 1. Los valores mnimo y mximo de la tensin de salida Va estn limitados. El mtodo de control tpico es el de Modulacin de Ancho de Impulsos a
frecuencia fija (PWM). La frecuencia de trabajo debe ser lo ms elevada posible para:
Que el rizado de intensidad se reduzca. Minimizar el tamao de las inductancias del circuito.
Las prdidas del semiconductor aumentan con la frecuencia de trabajo, as como las prdidas en el ncleo magntico de las inductancias.
Para aumentar el rendimiento el periodo de oscilacin que da la frecuencia
de troceado debe ser 100 veces mayor (como regla general), al tiempo de conmutacin del semiconductor utilizado.
Debido al troceado de la onda de tensin, sta es rica en armnicos,
haciendo falta un filtro L-C a la salida. Los reguladores comerciales son circuitos integrados donde la frecuencia de
trabajo se suele fijar con una red R-C externa. Existen tres topologas bsicas de troceadores C.C. - C.C.:
Regulador Reductor BUCK. Regulador Elevador BOOST. Regulador BUCK-BOOST.
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5. REGULADOR BUCK (REDUCTOR)
5.1 CIRCUITO BSICO:
5.2 FUNCIONAMIENTO:
T1 conmuta a alta frecuencia (20 kHz - 1 MHz) produciendo una tensin V2 troceada.
V2 es filtrada por L-C obteniendo Vo. Vo puede regularse mediante el ciclo efectivo de trabajo k de T1.
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kVTtVV ionio ==
5. REGULADOR BUCK (REDUCTOR)
5.3 DOS MODOS DE FUNCIONAMIENTO:
1. Con intensidad de Bobina Continua. 2. Con intensidad de Bobina Discontinua.
I.- INTENSIDAD DE BOBINA CONTINUA. Tensin Media de salida:
T = Perodo de Trabajo = 1 / frec. Conmutacin ton = Tiempo con T1 en saturacin k = Ciclo Efectivo de Trabajo de T1
La ecuacin de Vo muestra que es independiente de la carga. Consideraciones reales que hacen depender Vo de la carga:
Cada de tensin en saturacin en T1. Prdidas por conmutacin. Cada de tensin en D1. Resistencia serie de la bobina.
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5. REGULADOR BUCK (REDUCTOR)
Tensin en la bobina durante ton:
V Ldidt
V VL i o= = ; V2 Vi Consideraciones:
IL crece linealmente ya que (Vi - Vo) > 0
Tensin en la bobina con T1 en corte (toff = T - ton):
V Ldidt
VL o= = ; V2 0 Consideraciones:
IL decrece linealmente ya que VL = - Vo IL no puede anularse instantneamente. IL recorre el circuito formado por la bobina, la carga y D1
Rizado de la corriente pico a pico:
I t V VLVL f
k kon i o i= = ( )1
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5. REGULADOR BUCK (REDUCTOR)
Rizado mximo para k = 0,5 Pico de corriente mxima: Imax = Vo/R + I/2 Pico de corriente mnima: Imin = Vo/R - I/2 II.- INTENSIDAD DE BOBINA DISCONTINUA. Muchas fuentes conmutadas se disean para trabajar con corriente
discontinua. En la figura se observa que al reducir la carga (ii) eventualmente Imin = 0.
Si la carga se reduce an ms la corriente de la bobina se anula durante ciertos perodos (iii).
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5. REGULADOR BUCK (REDUCTOR)
Tensin de la bobina durante ton: VL = Vi - Vo
Tensin en la bobina durante el tiempo que conduce el diodo (k1T): VL = Vo
Para un sistema estable la tensin media a lo largo de un ciclo en la bobina es nula:
( )V V k T V k Ti o o = 1 Relacin entre tensiones:
VV
kk k
o
i
= + 1 Rizado de corriente pico a pico:
( ) I V V k TL
V k TL
i o o= = 1 Corriente media de salida (evaluando un ciclo):
I I k T k TT
VRoo= + =
21
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5. REGULADOR BUCK (REDUCTOR)
Relacin entre tensiones (eliminando k1):
VV
k
k k LR T
o
i
=+ +
282
Consideraciones:
La tensin de salida es menor en modo 2 que en modo 1 para la misma k.
Aparece un rizado adicional en VL Mayor rizado de la IL circulante.
Para una R determinada, dependiendo del valor de L, se tiene Modo de funcionamiento 1 o Modo de funcionamiento 2.
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5. REGULADOR BUCK (REDUCTOR)
5.4 FILTRO DE SALIDA:
Eleccin de L:
En el lmite de ambos modos de funcionamiento (ii) la intensidad coincide con la mitad del rizado:
I VR
Io= = 2
Sustituyendo I:
L R T k= 12
1( )
Por tanto, para todos los valores de k y R:
Modo de funcionamiento con corriente Continua:
L R T k> 12 1( )
Modo de funcionamiento con corriente Discontinua:
L R T k< 12 1( )
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5. REGULADOR BUCK (REDUCTOR)
Eleccin del condensador:
El condensador se elige para minimizar el rizado Vo. Carga y descarga del condensador:
( )
Q I T T I
V QC
T IC
V TL C
ko o
= =
= = =
12 2 2 8
8 81
2
El valor del condensador es:
( ) ( )C VV
TL
k VV L f
koo
o
o
= = 2
281 1
81
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5. REGULADOR BUCK (REDUCTOR)
5.5 CONSIDERACIONES:
C es inversamente proporcional al rizado de tensin y al cuadrado de la frecuencia de troceo.
El rizado de tensin, para una C, es tanto menor cuanto mayor sea f.
Se debe considerar el rizado adicional producido por la Resistencia Serie de C:
( )
V I R
It V V
L
o C
o n i o
= =
Es importante que la Rc parsita sea lo ms reducida posible.
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6. REGULADOR BOOST (ELEVADOR)
6.1 CIRCUITO BSICO:
6.2 FUNCIONAMIENTO:
Durante ton la corriente crece en la bobina. El diodo evita que C se descargue. VL = Vi
Durante toff la tensin en la bobina se invierte y se aade a la de entrada, aumentando la de salida. VL + Vi = Vo
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6. REGULADOR BOOST (ELEVADOR)
I.- INTENSIDAD DE BOBINA CONTINUA.
Tensin media en la bobina nula a lo largo de un ciclo (Sistema Estable):
( )V t V V ti on o i off =
De donde:
( ) ( )V k T V V k Ti o i = 1 Dando la relacin:
VV ko
i
= 1
1
Considerando la influencia de la carga y la resistencia serie de la bobina:
( )( )
VV k
k Rk R r
o
i L
=
+
11
11
2
2
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6. REGULADOR BOOST (ELEVADOR)
Ganancia mxima:
VV
Rr
o
i L
= 12
Esta frmula no considera otras prdidas y sirve como primera aproximacin.
Consideraciones: La ganancia de tensin real en continua se hace ms sensible
conforme k se acerca a 1.
El valor prctico mx. de k oscila 0,85 y 0,9.
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6. REGULADOR BOOST (ELEVADOR)
Rizado de la corriente:
I VL
t VL
k Ti on i= = Clculo del valor mnimo de L para funcionamiento en modo Continuo:
1. Potencia de Entrada = Potencia de salida:
V I V Ii L media o R = ( )
2. Por tanto, la intensidad de la carga es:
( )I V
RVVI I kR i L media L media= = = 0
0
1( ) ( )
3. Mnima intensidad para funcionamiento Continuo (ii):
IL (media) = I / 2 De donde:
( ) ( )VR
I kVL
k T ko i= = 2
12
1
4. Para cualquier valor de R y k:
L R k T k> 12 21( )
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6. REGULADOR BOOST (ELEVADOR)
II.- INTENSIDAD DE BOBINA DISCONTINUA.
Tensin media en la bobina a lo largo de un ciclo nula:
( )V k T V V k Ti o i = 1 k1 T es el tiempo en que el diodo conduce:
k1 T < (1 - k) T
Por tanto:
VV
k kk
o
i
= + 11
Rizado de la corriente pico a pico:
( ) I V k T
LV V k T
Li o i= = 1
Corriente media de salida (un ciclo):
I I k T k TT
VRoo= + =
21
Combinando para eliminar k1 se tiene:
VV
L k T RLo
i
=+ + 1 2
2
2
-
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6. REGULADOR BOOST (ELEVADOR)
6.3 FILTRO DE SALIDA: Eleccin del condensador. La tensin es mantenida por C durante ton:
I C d Vd t
VR
o o= =
Pasando a incrementos:
d Vo Vo ; d t t ton k T
C VV
k TR
VV
kR fo o
= =
C debe poseer una R.S.E. reducida. C es inversamente proporcional a f y al rizado deseadoVo.
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7. REGULADOR BUCK - BOOST
7.1 CIRCUITO BSICO:
7.2 FUNCIONAMIENTO:
Durante ton la energa de Vi es almacenada en L.
Durante toff VL se invierte y la energa es transferida desde L Carga. Este perodo se denomina FLYBACK.
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7. REGULADOR BUCK - BOOST
I.- INTENSIDAD DE BOBINA CONTINUA.
Sistema estable: tensin media en la bobina en un ciclo nula:
dtdiLV L =
( )12 IILdiLdtVL ==
Por tanto, I1 = I2 Tensin en L durante ton: VL = Vi Tensin en L durante toff: VL = -Vo Relacin entre tensiones (valor absoluto):
Vi ton = Vo ( T - ton ) kk
VV
i
o
= 1
-
U.L.P.G.C.
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7. REGULADOR BUCK - BOOST
La resistencia serie de la bobina y la carga afectan la ganancia de tensin:
( )( )
VV
kk
k Rk R r
o
i L
=
+
1
11
2
2
Con un mximo de ganancia dado por:
VV
rr Rr
r R
o
i
L
L
L
L
= + +
1
2
Rizado de corriente:
I VL
t VL
k Ti on i= = Condicin de contorno entre funcionamiento continuo y discontinuo:
Corriente media, considerando que se inyecta en R slo durante toff.
Imin = 0
( ) ( )I VR
I tT
I k TT
k T VL
k TT
o off i= = = = 2 2
1 12
1
Por tanto, para cualquier valor de R y k, se tiene un modo de funcionamiento con corriente continua de bobina s:
L R T k> 12 21( )
-
U.L.P.G.C.
Introduccin a las Fuentes de Tensin Conmutadas. Teora y Prctica. Pgina 35
7. REGULADOR BUCK - BOOST
II.- INTENSIDAD DE BOBINA DISCONTINUA.
Para un sistema estable la tensin media a lo largo de un ciclo es nula: Vi k T = Vo k1 T
Relacin entre tensiones: Vo / Vi = k / k1
Eliminando k1 y k con las ecuaciones del rizado de corriente I y la corriente
media de salida Io:
LTRk
VV
i
o
=
2
-
U.L.P.G.C.
Introduccin a las Fuentes de Tensin Conmutadas. Teora y Prctica. Pgina 36
7. REGULADOR BUCK - BOOST
7.3 FILTRO DE SALIDA: Eleccin del condensador. La tensin es mantenida por C durante ton:
I C d Vd t
VR
o o= = Pasando a incrementos:
d Vo Vo ; d t t ton k T
fRk
VV
RTk
VVC
o
o
o
o
==
Consideraciones:
C debe poseer una R.S.E. reducida.
C es inversamente proporcional a f y al rizado deseado Vo. C absorbe mucha ms corriente de rizado que en el regulador BUCK.
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U.L.P.G.C.
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8. RESUMEN DE CARACTERSTICAS
Topologa Polaridad Vo Valor de Vo Rizado I BUCK Igual Vi < Vi Bajo a la Salida
BOOST Igual Vi > Vi Bajo a la Entrada
BUCK - BOOST Inversa Vi < = > Vi Alto en la Entrada y en la Salida
Los Reguladores se disean para trabajar en Modo Continuo o en Modo
Discontinuo. Es importante que no trabajen fuera de las especificaciones de diseo, pues el control se vuelve ineficaz.
I.- MODO DE FUNCIONAMIENTO CON INTENSIDAD CONTINUA.
IL nunca se hace nula durante el ciclo de troceado. El valor de L es elevado. En los Reguladores BOOST y BUCK - BOOST la corriente de salida
es discontinua. En el Regulador BUCK la corriente de salida es continua debido a la L
del filtro de salida.
A.- REGULACIN EN BUCLE ABIERTO. Ganancia en continua:
Regulador Vo / Vi
BUCK k
BOOST 1 / ( 1 - k )
BUCK - BOOST k / ( 1 - k )
Despreciando las prdidas la Ganancia no depende de la
carga. La Regulacin frente a variaciones de la carga es muy buena. La Regulacin frente a variaciones de la tensin de entrada Vi
es muy mala.
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RESUMEN DE CARACTERSTICAS
B.- REGULACIN EN BUCLE CERRADO.
El elevado valor de L, junto con C del filtro de salida, conforma un sistema de 2 orden que introduce un retraso en el bucle de regulacin.
La respuesta dinmica es pobre. II.- MODO DE FUNCIONAMIENTO CON INTENSIDAD DISCONTINUA.
IL se hace nula durante cada ciclo de troceado. Existen picos de intensidad elevados. Estos originan sobrecargas en el transistor T, condensador C y bobina
L.
A.- REGULACIN EN BUCLE ABIERTO.
La ganancia de los tres reguladores depende tanto de Vi como de la carga
La Regulacin frente a variaciones de la carga es pobre. La Regulacin frente a variaciones de la tensin de entrada Vi
es pobre. B.- REGULACIN EN BUCLE CERRADO.
La inductancia L empieza cada ciclo sin energa acumulada. Se puede controlar el nivel de corriente ciclo a ciclo. L no ejerce influencia sobre las caractersticas de control en
bucle cerrado. El condensador se comporta como un elemento de retardo en
el bucle. La regulacin es estable y buena frente a variaciones tanto de
tensin de entrada como de la carga.