Tema 5. Conversión CC/CC - OCW

Conversión CC/CC
Tema 5
Tema 5. Conversión CC‐CC
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SITUACIÓN DENTRO DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA
CONVERTIDORES
CC/CC
RECTIFICADORES
INVERSORES
REGULADORES
DE ALTERNA
Tema 5. Conversión CC‐CC
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FUENTES DE ALIMENTACIÓN
PARÁMETROS TÍPICOS:
¾Regulación de carga
Vo
Δ Vo
Vo
¾Regulación de línea
Δ Vo
Vo
ΔVo
Io
Vo
ΔVo
Vin
¾Regulación de cruce en convertidores multisalida: Cómo varía la tensión
de salida cuando se modifica el nivel de carga de otra salida diferente
¾Rizado
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FUENTES DE ALIMENTACIÓN LINEAL
Regulador
+
Carga
Red
Transformador
Rectificador
Filtro
+
Vref
LINEALES:
E E
R
VO
RL
Circuito Equivalente
Ventajas:
Inconvenientes:
Robustas
Pesadas
Diseño Simple
l
Voluminosas
l
Pocos componentes
Bajo Rendimiento
Mejor Fiabilidad
Evacuación de calor
C
Carga
Mínima=0
Mí i
0
Ámbito de Utilización: Potencias pequeñas y tensiones de entrada y salida muy próximas
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FUENTES DE ALIMENTACIÓN LINEAL
Ejemplos:
1. Las primeras fuentes utilizaban un Zener.
I
R
R
Red
Trafo
+
rectificador
15v
5v
RL
15v
+ 10v -
i
RL
5v
ΔV
V
η=
PS
V ·i V
= o = o
Pe
Ve ·i Ve
ΔI
2 M
2.
Mejorando
j
d ell circuito
i
it
+
Iz
15v
R
VBE
IB≈0
RL
+
Vz
-
-
ƒInconveniente del circuito:
Vz afectada por la entrada, no por la salida.
Si se varía la entrada, varía la polarización del Zener y por lo tanto la salida.
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FUENTES DE ALIMENTACIÓN LINEAL
3 Nos aproximamos al regulador
3.
Vs
R1
+
-
15v
Vref
R2
RL
V ref = V s
R2
R1 + R 2
Vs = V
⎡
⎢
ref ⎢
⎣⎢
R1 ⎤⎥
1+ ⎥
R 2 ⎦⎥
Vref
• Ventajas
¾ Conseguimos mas libertad ya que con cualquier Vref puedo conseguir otra Vs, puesto que depende de
otros parámetros.
¾La mayor parte de la corriente de entrada circula por el transistor de potencia.
¾Por el A.O. Circula la IB del transistor.
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FUENTES DE ALIMENTACIÓN LINEAL
4. Regulador
78XX
RL
VR
Vs
Vs es fija en función del integrado que pongamos.
Si utilizamos
tili
un integrado
i t
d de
d una familia
f ili di
distinta
ti t a lla 78XX
78XX, ttendremos
d
que emplear
l
resistencias
i t
i externas
t
para fijar la Vs.
•Ejemplo
LM317
I
VR
IR2
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+
R1
1,25v
R2
RL
Vs
IR1
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FUENTES DE ALIMENTACIÓN LINEAL
Con este tipo de fuentes podemos conseguir un “Cargador de Baterías”.
• Cargador de Baterías
R’
LM317
R
1,5v
Ve
- Para que la carga de las baterías sea correctas necesitamos los siguientes datos. Ejemplo:
Datos
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100mA
7h
ó
300mA
2h
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FUENTES DE ALIMENTACIÓN CONMUTADAS.
VENTAJAS E INCONVENIENTES REGULADORES LINEALES.
Regulador
R
+
Carga
Red
VO
Transformador
Rectificador
Filtro
Circuito Equivalente
-
Ventajas:
Inconvenientes:
Robustas.
+
Vref
Ie
Vin
Elementos puramente
disipativos.
Diseño Simple.
Voluminosas.
Pocos componentes.
RL
Io
Vout
+
Vo
Ve
-
Alto coste.
Mejor Fiabilidad.
Pesadas.
Carga Mínima=0.
Útiles para bajas potencias.
Bajo Rendimiento.
Ro
Io ≈ Ie
η=
Ámbito de Utilización: Potencias pequeñas y tensiones de entrada y salida muy próximas
Po ≠ Pe
Vo·Io Vo
≈
Ve·Ie Ve
/ El rendimiento depende del cociente entre tensiones.
/ La potencia está limitada.
NECESARIO REGULADOR DE RENDIMIENTO MÁS ELEVADO Y QUE PUEDA
APLICARSE A UN RANGO DE POTENCIA MAYOR.
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FUENTES DE ALIMENTACIÓN CONMUTADA
• CLASIFICACIÓN DE LAS FUENTES CONMUTADAS
E función
En
f
ió de:
d
1.
Del número de transistores
2.
De la presencia del transformador
3.
De la forma de gobierno del interruptor
•
fs=cte. PWM
•
fs=variable
fs
variable. Ton fijo.
fijo
F variable
V
Toff fijo.
Lo más utilizado es Ton fijo
d=
Toff
Ton
Ton
T
t
Ton fijo
vario Toff
Toff fijo
vario Ton
T
4. Forma de onda.
• Onda cuadrada PWM
• Quasiresonantes
Q
i
t ZCS
• Multiresonantes ZVS
• Resonanres
5. Otros
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FUENTES DE ALIMENTACIÓN CONMUTADA
• TOPOLOGÍAS MÁS USUALES DE FAC
¾ Sin transformador:
• Buck.
• Boost.
• Buck-Boost.
• Cuk.
• Sepic.
¾Con transformador:
• Forward.
* Bobina desmagnetizada.
* RCD.
* Enclavamiento activo.
• Flyback.
* Con un solo transformador.
* Balanceo.
* Balanceo
B l
con enclavamiento
l
activo.
• Push-pull.
• Half Brigde.
• Full Brigde.
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CONVERTIDOR REDUCTOR.
OPERACIÓN EN MODO DE CONDUCCIÓN
CONTINUO (MCC).
is
S
vL
+
-
ve
0
S cerrado: Ton
is vF
+
0
+
vL
-
T
0
+
vo
-
TRANSFERENCIA
DIRECTA DE
ENERGÍA.
vL
I0
iDiodo
VL
vo
t
-
- V0
LIBRE
CIRCULACIÓN
IL
0
Tema 5. Conversión CC‐CC
t
Vin - V0
0
+
iD
t
0
S abierto: Toff
+
t
Vin
vDiodo
iL
ve
Vin+VF
ton
vo
iD
t
VDS
+
vgs
I0
IS
I0
ΔI
t
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CONVERTIDOR REDUCTOR.
CONDICIONES DE RÉGIMEN PERMANENTE (I).
+
vL
-
iC
Elementos que almacenan energía:
Pe
vE
Convertidor conmutado
en régimen permanente
Régimen permanente:
Condensador: La corriente media en el condensador es nula
nula.
vL = 0
i C = cte
IL
Régimen transitorio:
I1 = I2
I2
0
0
t
La corriente en la bobina empieza
y termina en el mismo punto.
VL
0
0
iC = 0
IL
I1
VL
vL = 0
Bobina: La tensión media en la bobina es nula.
Po
A
B
t
vL = 0
A=B
t
A≠B
A
B
t
IL crece
Áreas iguales:
“IGUALDAD VOLTIOS POR SEGUNDO”
Tema 5. Conversión CC‐CC
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CONVERTIDOR REDUCTOR.
CONDICIONES DE RÉGIMEN PERMANENTE (III).
¾Bobina
Régimen permanente: v L = 0
i L = cte
Régimen transitorio:
iL
iL
I1
I1 = I2
I2
0
0
t
La corriente en la bobina empieza
y termina en el mismo punto.
vL
0
vL
vL = 0
A
0
B
t
t
A≠B
A
B
A=B
t
IL crece
Áreas iguales:
“IGUALDAD VOLTIOS POR SEGUNDO”
¾Condensador
vC
• Si A ≠ B vC crece o decrece
0
ic
0
t
• Si A = B
iC = 0
Ré i
Régimen
ttransitorio.
it i
v C = cte
A
B
Tema 5. Conversión CC‐CC
t
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CONVERTIDOR REDUCTOR
CONDICIONES DE RÉGIMEN PERMANENTE (IV).
¾Potencia
de entrada = Potencia de salida.
salida
IO
Pe
VO
Regulado
• Convertidores conmutados
¾Resumen
Po
-
η=1
• Si PE ≠ PO
+
Convertidor CC-CC
NO DISIPATIVOS.
PE = PO
La tensión y la corriente de salida están cambiando,
ya que internamente la potencia ni se almacena ni se consume.
condiciones de régimen permanente.
vL = 0
iC = 0
PE = PO
Tema 5. Conversión CC‐CC
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CONVERTIDOR REDUCTOR
FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA (I).
is
S
¾
+
vL
IO
iC
vgs
ve
Igualdad voltios por segundo.
vo
iD
VE - VO
vL
+
vL = 0
( VE − VO ) ⋅ D = (1 − D ) ⋅ VO
A
0
B
D·T
VO = VE ⋅ D
VO
(1-D)· T
T
¾
iL = I O =
iC = 0
IL
VO
IO
La corriente media en la
bobina es igual a la
corriente en la carga
iL
0
t
IC
0
Tema 5. Conversión CC‐CC
A
B
t
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CONVERTIDOR REDUCTOR
FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA (II).
¾ Balance de potencias.
PE = VE ⋅ iS
PE = PO
VE ⋅ iS = VO ⋅ I O
VO
VE
iS = I O ⋅
PO = VO ⋅ I O
iS = I O ⋅ D
SISTEMA EQUIVALENTE AL CONVERTIDOR REDUCTOR
IO
iS = I E
Pe
vE
IE
Po
CC-CC
1:D
IO
vE
vO
VO = VE ⋅ D
IO = IE ⋅
1
D
Transformador ideal de C.C.
iS = I E
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CONVERTIDOR REDUCTOR
OPERACIÓN EN MODO DE CONDUCCIÓN
DISCONTINUO (MCD).
is
S
vL
+
t
VDS
+
ve
I0
0
-
vgs
ΔI
IS
Vin
ton
Vin-V0
vo
-
iD
S cerrado: Ton
is vF
+
+
vL
-
VL
iL
vo
S abierto: Toff
vL
+
iD
T
Ve - V0
0
+
ve
t
0
TRANSFERENCIA
DIRECTA DE
ENERGÍA.
IL
t
ΔI
I0
0
VDiodo
+
+
vo
vo
-
-
LIBRE CIRCULACIÓN
Tema 5. Conversión CC‐CC
TIEMPO MUERTO
- V0
t
Ve-VDS
V
0
0
ΔI
IDiodo
0
t
I0
t
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CONVERTIDOR REDUCTOR
FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA (I).
¾Condiciones
Ve - V0
VL
0
t
IL
ΔI
- V0
I0
0
¾Desarrollando
(1) Y (2)
(3)
t
de régimen permanente:
vL = 0
( Ve − VO ) ⋅ d = VO ⋅ d ′
iC = 0
iL = I O =
PE = PO
VE ⋅ iS = VO ⋅ I O
VO
IO
(1)
(2)
(3)
las condiciones de régimen permanente:
VO2
1
⋅ I pk ⋅ d ⋅ Ve =
2
RO
VO2
1
⋅ I pk ⋅ d ⋅ Ve =
2
RO
Tema 5. Conversión CC‐CC
RO ⋅T 2
⋅ d ⋅ ( VO − Ve ) ⋅ Ve = VO2
2⋅L
1
K
(4)
Parámetro adimensional de carga.
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CONVERTIDOR REDUCTOR
FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA (II).
¾Parámetro
P á t
adimensional
di
i
l de
d carga:
K=
2⋅L
RO ⋅T
Inductancia.
T=
1
fc
Frecuencia de conmutación.
Carga.
9 Mucha influencia en el modo de conducción.
9Adimensional
permite sacar conclusiones:
• Para m
muchos
chos con
convertidores.
ertidores
• Independientes de la potencia que manejen, la inductancia concreta y la frecuencia de conmutación.
9 Tiene la misma expresión para:
• Reductor.
Reductor
• Elevador.
•Reductor-Elevador.
Y sus derivados.
•Y
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CONVERTIDOR REDUCTOR
CONDICIONES DE LA FRONTERA MCC-MCD (I)
IL
MCC
ΔIL
I0
0
MCC
1
⋅ ΔI L < iL = I O
2
FRONTERA
1
⋅ ΔI L = I O
2
MCD
1
⋅ ΔI L > I O
2
t
FRONTERA MCC-MCD
IL
IO
0
t
MCD
IL
ΔIL
0
Tema 5. Conversión CC‐CC
I0
(1)
t
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CONVERTIDOR REDUCTOR
¿ POR QUÉ SE PRODUCE EL MCD ? (I)
En condiciones fijas de: VIN y VO nos acercamos a MCD cuando IL se acerca a cero, lo que ocurre si:
A) Bajamos el valor de la bobina (aumentan las pendientes y, por tanto el rizado ΔI )
IL
ΔI VL
=
Δt
L
2⋅I0
ΔI = 2 I 0 =
I0
L crítica
t
V0
L crítica
(1 - D) T
(1 - D) V0
=
2 I0 fs
B) Bajamos el valor de la frecuencia (aumentan los intervalos en los que la corriente está subiendo
o bajando)
IL
2⋅I0
ΔI = 2 I 0 =
I0
t
T1
T2
f crítica
V0
(1 - D) Tc
L
(1 - D) V0
=
2 L I0
Tc = 1 / fcrítica
Tema 5. Conversión CC‐CC
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CONVERTIDOR REDUCTOR
¿ POR QUÉ SE PRODUCE EL MCD ? (II)
C) Aumentamos el valor de la resistencia de carga (disminuye el valor medio de la corriente por
la bobina)
IL
Vin - V0
L
-
V0
L
I0
I0
I0,crítica
Caso crítico
t
V0
(1 - D) T
L
V0
2 L fs
=
=
I 0, crítica
(1 - D)
ΔI = 2 I 0, crítica =
R crítica
Tema 5. Conversión CC‐CC
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CONVERTIDOR REDUCTOR
CÁLCULO DEL CONDENSADOR DE SALIDA.
Absorbe energía el C.
Cede energía el C.
iL
En el condensador,
condensador la carga se relaciona según:
ΔI
IO=iL
Carga C
Q = C⋅V
Q = ∫ i ( t ) ⋅ dt
Descarga C
Q = i⋅t =
ΔVpp
Δv =
¾ Resistencia Serie Equivalente (ESR).
ESR
1 T ΔI
⋅ ⋅
2 2 2
ΔI
8⋅C⋅f
Influye sobre el rizado de salida.
ESR
RO
C
Tema 5. Conversión CC‐CC
Δ VO = Δ I L ⋅ ESR
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CONVERTIDOR ELEVADOR
MODO DE CONDUCCIÓN CONTINUO (MCC).
vgs
D·T
iL
+ v L
S
iS
ve
+
iD
iC
T
+
vgs
vo
i0
-
(1-D)·T
vL
t
Ve
TON
-
TOFF
Ve-V0
iL
t
S cerrado: TON
iL
+ v L
ve
+
iC
+
vgs
iS
vo
i0
-
-
S abierto: TOFF
+ v L
iC
Tema 5. Conversión CC‐CC
t
t
v0
+
vo
ve
i0
V0
iS
vD
iD
t
vS
iD
t
t
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CONVERTIDOR ELEVADOR
FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA.
¾
Igualdad voltios por segundo.
vL
vL = 0
Ve
Ve ⋅ D = (V0 − Ve )·(1 − D )
1
1
⇒M=
V0 = Ve ⋅
1−D
1−D
A
B
D·T
¾
iC = 0
(1-D)·T
iD = I0
iD
t
Ve-V0
iL
NOTA: el cálculo del valor medio de la corriente por el
diodo es equivalente a calcular el de:
iL
I0
iL
t
iD
iC
iL
(1-D)
iD
t
¾ Pe = P0
Ve ·iL = V0 ·I0
Tema 5. Conversión CC‐CC
iL =
D
iD = iL ·(1 − D ) = I0
1
·I0
1−D
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CONVERTIDOR ELEVADOR
DISEÑO DE C Y RIZADO DE V0 : ' V0
vgs
DT
D·T
iO
IO
iC
t
iD
A
iO=IO
B
t
iC
A
B
iC = iD − IO
iC = 0
t
vO(AC)
IO = iC
t
ΔVO
Δv O
1
1 2
1
= ⋅ Δ Q = ∫ iC ( t ) ⋅ dt = ⋅ IO ⋅ D ⋅ T
C
C t1
C
Δv O =
Tema 5. Conversión CC‐CC
iC = iD − iD
1
⋅ IO ⋅ D ⋅ T
C
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CONVERTIDOR ELEVADOR
OPERACIÓN EN MODO DE CONDUCCIÓN
DISCONTINUO (MCD).
vgs
iL
+ vL S
iS
ve
+ + vD -
IO
vs
T
+
vL
vo
iC
-
D·T
iL
+ vL -
S
S abierto: TOFF
+ vL -
t
+
I
O
i
VE-V0
Ipk
iL
ve
t
VE
-
S cerrado:
d TON
D1·T
vo
i
t
vS
V0
-
C
VE
t
iS
iD
IO
+
vo
ve
iC
-
IO
+
vo
vD
t
v0
-
VO-V
VE
v0
t
iD
Ipk
TRANSFERENCIA DIRECTA DE ENERGIA
Tema 5. Conversión CC‐CC
TIEMPO MUERTO
t
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TOPOLOGÍA ELEVADORA (Boost)
MODO DE CONDUCCIÓN DISCONTINUO.
IL
+
I0
ID
L
IS
D1
Ve
-
Balance de potencias.
V02
Pe = Ps ⇒ Ve ·ie =
R
⎛ TON + t ' ⎞
1
⎟⎟
ie = i L = ⋅ i p ⋅ ⎜⎜
2
T
⎝
⎠
V
i p = e ⋅ TON
L
⎛ TON + t ' ⎞
1 Ve
⎟⎟
⋅ TON ⋅ ⎜⎜
ie = ⋅
2 L
T
⎝
⎠
Tema 5. Conversión CC‐CC
vL
t
Ve
Ve-V0
iL
Sustituyendo (5) en (4):
(1)
⎛
⎞
2
⎜
⎟
Ve ·TON
V(6)
e
⎜
⎟
⋅ ⎜1 +
ie =
2·L ·T ⎜⎝
Ve − V0 ⎟⎟⎠
(2)
d2
1 ± 1 + 4·
V0
K
=
Ve
2
(4)
(5)
Ve
·TON
Ve − V0
Usaremos signo positivo
porque se trata de un
convertidor con topología
elevadora.
t
t
iS
Ip
t
iD
Sustituyendo (6) en (1) y operando:
(3)
V0+VD
Vsat
RL
V0
TON TOFF TON TOFF
-
Balance Voltios x Segundo.
Ve ·TON = (Ve − V0 )·t ' ⇒ t ' =
+
IC
C0
vA
t
iC
Ip
t
v0
t’
(∆V0)pp
(V0)dc
t
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TOPOLOGÍA REDUCTORA-ELEVADORA (Buck-Boost)
ESQUEMA Y CRITERIO DE SIGNOS.
ID
Ie
+
S
Ve
IL
I0
D1
+
IC
C0
L
-
-
TON
Ie
+
Ie
IL
Ve
TOFF
S
D1
ID
+
RL
I0
-
¾Carga de L.
¾Descarga de C
C.
Tema 5. Conversión CC‐CC
+
IC
C0 +
L
RL
V0
V0
-
Ve
D1
+
ID
S
C0 +
L
IL
-
RL
I0
V0
-
¾Descarga de L.
¾Carga de C.
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TOPOLOGÍA REDUCTORA-ELEVADORA (Buck-Boost)
MODO DE CONDUCCIÓN CONTINUO.
ID
Ie
+
S
I
L
Ve
I0
D1
L
+
IC
C0
-
vL
-V0
RL
V0
Ve
iL
t
iLmax
iLmed
-
t
iD
Cálculo corriente máxima en la bobina.
ID=I0
ID = I0 ⇒ ILmed
L d ·TOFF = I0 ·T
ILmed =
I0 ·T
I
= 0
TOFF 1 − d
IL max = ILmed +
Δ IL =
Δ IL
2
IL max =
V0
·TOFF
L
Balance Voltios x Segundo.
Ve ·TON = V0 ·TOFF
V0
d
=
Ve 1 − d
Tema 5. Conversión CC‐CC
t
iC
I0
1 V
+ · 0 ·TOFF
1− d 2 L
IC=0
t
NOTA: se comprueba
p
que el valor del ciclo de trabajo
q
j
determina el funcionamiento del convertidor.
¾d=0.7
¾d=0.5
V0
0 .5
=
=1
Ve 1 − 0 .5
V0
0 .7
=
= 2 .33
Ve 1 − 0 .7
¾d=0.2
V0
0 .2
=
= 0 .25
Ve 1 − 0 .2
V0 = Ve
V0 = 2 .33·Ve ⇒ V0 > Ve
V0 = 0 .25 ·Ve ⇒ V0 < Ve
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TOPOLOGÍA REDUCTORA-ELEVADORA (Buck-Boost)
MODO DE CONDUCCIÓN DISCONTINUO.
ID
Ie
+
S
I
L
Ve
I0
D1
+
IC
C0
L
vL
-V0
RL
V0
iL
-
Ve
-
t
iLmax
t
iD
iLmax
Balance de potencias.
Pe = Ps ⇒ Ve ·i e =
2
0
V
R
1 T
I e = · ON ·I max
1 T V
2 T
I e = · ON · e ·TON
2 T L
Ve
I max =
·TON
L
Tema 5. Conversión CC‐CC
2
0
2
0N
V
1 T Ve
= Ve · ·
·
R
2 T L
iC
t
t
V0
d
=
Ve
K
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TOPOLOGÍA REDUCTORA-ELEVADORA (Buck-Boost)
FRONTERA MODO DE CONDUCCIÓN CONTINUO Y DISCONTINUO.
MCC
V0
d
=
Ve 1 − d
MCD
V0
d
=
Ve
K
d
d
2
=
⇒ K crit = (1 − d )
1− d
K
K > Kcrit → MCC
K = Kcrit → Frontera MCC
MCC-MCD
MCD
K < Kcrit → MCD
CÁLCULO DEL CONDENSADOR.
Δ Q = ∫ i C ( t )·dt = I 0 ·TON
Δ Q = C·Δ Vpp
Tema 5. Conversión CC‐CC
Δ Vpp =
I 0 ·TON
C
A partir de las especificaciones del rizado se determina la
capacidad necesaria.
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TOPOLOGÍA FLYBACK
FUNCIONAMIENTO GENERAL TOPOLOGÍA FLYBACK (I)
1:n
C
-
CONVERTIDOR REDUCTOR-ELEVADOR
RL
+
Ve
+
-
ie
AISLAMIENTO GALVÁNICO
s
s
ie
iLm
+
-
C
+
Lm
carga
carga.
-
4C suministra toda la corriente a la
Ve
s
Tema 5. Conversión CC‐CC
-
corriente en este sentido.
+
4Diodo no permite circular
+
Secundario
RL
-
Se aplica Ve
-
Primario
C
-
Ve
¾ TON:
+
+
ie
RL
I e = I Lm
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TOPOLOGÍA FLYBACK
OPERACIÓN EN MODO DE CONDUCCIÓN
CONTINUO (MCC).
1:n
+
C
RL
t
t
+
-
Ve
VLm
-
ie
Vdisp
iLm=0
s
t
ie
¾ Balance Voltios x Segundo
t
iD
V e ⋅ ton =
V0
⋅ toff
n
V0
d
= n⋅
Ve
1− d
t
n=1
Función de transferencia de un
Reductor-Elevador, pero sin invertir
la salida.
Tema 5. Conversión CC‐CC
iC
IC = ID − IO
t
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TOPOLOGÍA FLYBACK
OPERACIÓN EN MODO DE CONDUCCIÓN
DISCONTINUO (MCD).
1:n
+
C
RL
t
+
-
Ve
t
iLm
-
ie
Vdisp
iLm=0
Ve
s
t
ie
¾ Balance de Potencia
1 ton
Ie = ⋅
⋅ Δi
2 T
Δi =
Ve
⋅ ton
L
t
2
iD
V0
= V e ⋅ Ie
R
P0 = Pe
Ie =
VO/n
1 ton V e
⋅
⋅
⋅ ton
2 T L
Tema 5. Conversión CC‐CC
V0
d
=
Ve
K
t
iC
IC = ID − IO
t
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TOPOLOGÍA FLYBACK
LÍMITE ENTRE MCC Y MCD (KCRÍTICA)
MCC
VO
d
= n⋅
Ve
1− d
MCD
d
d
n⋅
=
1− d
K
⎛1− d ⎞
=⎜
⎟
n
⎝
⎠
K crítica
VO
d
=
Ve
K
2
Determinar modo de
conducción
Analizar la única bobina del circuito:
Inductancia magnetizante (Lm)
Tema 5. Conversión CC‐CC
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CONVERTIDOR FORWARD
FUNCIONAMIENTO GENERAL TOPOLOGÍA FORWARD (I)
1:n
+
VDm
L
D2
CONVERTIDOR REDUCTOR
+
C
Lm
-
Ve
RL
D3
-
AISLAMIENTO GALVÁNICO
D1
s
¾ TON:
n·Ve
ie
VDm
L
¾ TOFF:
VO
D2
1:n
iLm
+
Lm
C
Ve
-
-
V
Ve
D1
1:n
+
s
Tema 5. Conversión CC‐CC
VDm
RL
D3
Secundario permite
circulación de corriente.
iLm
i
Lm
D3
C
RL
L
Ve
D1
s
Corriente de la
magnetizante busca
camino alternativo
alternativo.
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CONVERTIDOR FORWARD
OPERACIÓN EN MODO DE CONDUCCIÓN CONTINUO (MCC).
+
VDm
L
D2
1:n
+
C
Lm
Ve
-
Vdisp
RL
D3
-
t
iLm
D1
s
t
iL
¾ Balance Voltios x Segundo
Lm
Ve ⋅ t ON = VDm ⋅ t OFF
VDm
d
=
Ve
1− d
Para poder desmagnetizar el trafo se debe cumplir:
vLm
vL
Ve ⋅ t ON ≤ VDm ⋅ t OFF
t
Ve
n·V
n
Ve-VS
t
VDm
L
(n ⋅ Ve − V ) ⋅ t ON
O
Tema 5. Conversión CC‐CC
= VO ⋅ t OFF
VO
= n⋅d
Ve
VS
t
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CONVERTIDOR FORWARD
TOPOLOGÍAS FORWARD SEGÚN EL TIPO DE FUENTE DESMAGNETIZANTE.
¾ Forward RCD.
1
1:n
CD
RD
L
D2
Lm
C
RL
RD
Disipa energía extra que llega a CD
CD
Almacena energía hasta que su
tensión llega a cumplir:
D3
V
Ve
PR =
D1
nD
1:n
RD
disipada
Energía desmagnetización
s
¾ Forward clásico.
v C2 D
L
D2
TOFF
Lm
C
Corriente desmagnetizante reflejada por el
secundario.
v
VD =
RL
D3
Ve
e
nD
Nº vueltas secundario
desmagnetizador.
D1
nP=nD
d≤50%
s
Energía desmagnetización
Tema 5. Conversión CC‐CC
devuelta a la fuente.
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TROCEADORES (Choppers)
Ámbito de utilización: control de motores de CC.
aPotencias más grandes ⇒ Interruptores más grandes.
Generalmente tiristores con apagado
p g
forzado.
¾ Aplicación típica de los choppers.
A
Vdisp
B
M
Ve
VM
t
ve
VM
VM = Ve ⋅ d
t
R
M
L
E
Tema 5. Conversión CC‐CC
A
B
A
B
T1
A
C
B
T2
D
L
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