Convertidor DC/DC.

UNEXPO
VICE RECTORADO "LUIS CABALLERO MEJIAS"
Departamento de Ingeniería de Sistemas
Sección de Electrónica
Laboratorio de Electrónica Industrial
Práctica 5.
CONVERTIDORES DC/DC.
Objetivos:
Estudio de los convertidores DC/DC (Chopper) reductores y elevadores de tensión
con transistores MOSFET o IGBT. Aplicar la técnica de PWM en el control de la
velocidad del Motor DC usando el convertidor DC/DC.
Prelaboratorio
PARTE A
P1) El circuito de la figura 1 representa un Chopper Clase A con transistores de
efecto de campo (MOSFET), en el cual se usa la técnica de control por
modulación del ancho de pulso (PWM). La figura 2 muestra la señal de mando del
transistor de efecto de campo VGS(t). Estudie el circuito, explique su
funcionamiento y dibuje las señales, VDS(t), Vo(t) y VR(t). Asuma que la
inductancia es 0mH y que las caídas de tensión en los transistores son muy
pequeñas cuando están en el estado de conducción. Vs=24V, R=100Ω
R
+
Vo
D
L
D
Circuito
de
Control
RC2
MOSFET
G
Aislamiento
S
GND
Figura 1. Convertidor DC/DC reductor clase A.
Vs
P2. Determine una expresión que permita calcular el voltaje promedio aplicado a la
carga en función del ciclo de trabajo (CT=Ton/T*100). (ver figura 2).
Figura 2. Diagrama de Tiempo del PWM.
P3 Complete la siguiente tabla usando la expresión deducida en la pregunta P2.
CT(%).
Vo(dc)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
P4. Grafique el voltaje promedio aplicado a la carga Vo en función del ciclo de
trabajo con los datos de la tabla anterior.
P5. Analice el circuito de la figura 1 con una inductancia L igual a 10mH, una carga
igual a R=100Ω y el Ciclo de trabajo de 66.6%. Dibuje la corriente Io(t) a través de
la carga. Asuma f=5KHz.
P6. La Figura 3 representa el circuito de control para el convertidor DC/DC
mostrado en la Figura 1. Realice la simulación del circuito de control en proteus,
para ello utilice el programa para el microcontrolador que se encuentra en la
página web (practica5.hex). Utilice una frecuencia para el reloj del procesador de
48Mhz.Visualice las señales en el osciloscopio mientras cambia el valor del
potenciómetro P1. Esta simulación deberá ser mostrada en el laboratorio.
P8- Realice la programación y simulación de los proyectos 7 y 8 de la guía de
programación de proyectos básicos.
P9. Modifique el proyecto 6 de la guía de programación para controlar el reloj
digital con el temporizador. Programe el temporizador 2 para generar un retardo
de 1ms y a partir de este retardo se debe generar el conteo de los segundos y
minutos. Este será evaluado en el laboratorio y en el control respectivo.
Figura 3. Circuito de control del convertidor DC/DC clase A.
PARTE B
P10) El circuito de la figura 4 representa un Convertidor elevador (Boost) con
transistores de efecto de campo (MOSFET), en el cual se usa la técnica de control
por modulación del ancho de pulso (PWM). La figura 2 muestra la señal de mando
del transistor de efecto de campo VGS(t). Estudie el circuito, explique su
funcionamiento y dibuje las señales, VDS(t), VL(t) y V0(t). Asuma que la
inductancia es 10mH y que las caídas de tensión en los transistores son muy
pequeñas cuando están en el estado de conducción. Vs=10V, R=100Ω
Figura 4. Convertidor DC-DC Elevador (Boost)
P11. Determine una expresión que permita calcular el voltaje promedio aplicado a
la carga en función del ciclo de trabajo, considere Modo Continuo (D=ton/T*100).
(ver figura 2).
P12. Complete la siguiente tabla usando la expresión deducida en la pregunta
P11.
CT(%)
Vo(dc)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
P13. Grafique el voltaje promedio aplicado a la carga Vo en función del ciclo de
trabajo con los datos de la tabla anterior.
P14. Analice el circuito de la figura 4 con una inductancia L igual a 10mH, un
Condensador C igual a 1000uF una carga igual a R=100Ω y el Ciclo de trabajo de
33.3%. Dibuje la corriente IL(t), Vo(t). Asuma f=5KHz.
P15. La Figura 5 representa el circuito de control para el convertidor DC/DC
mostrado en la Figura 4. Realice la simulación del circuito de control en proteus,
para ello utilice el programa para el microcontrolador que se encuentra en la
página web (practica5B.hex). Utilice una frecuencia para el reloj del procesador de
48Mhz.Visualice las señales en el osciloscopio mientras cambia el valor del
potenciómetro P1. Esta simulación deberá ser mostrada en el laboratorio.
Figura 5. Circuito de control del convertidor DC/DC elevador.
Parte Experimental
PARTE A
1- Monte el circuito de la figura 1. Para un ciclo de trabajo = 50%.
a) Grafique el voltaje VGS
0
T/2
T
3T/2
2T
T
3T/2
2T
T
3T/2
2T
b) Grafique el voltaje VDS
0
T/2
c) Grafique el voltaje Vo(t)
0
T/2
d) Grafique el voltaje VL(t)
0
T/2
T
3T/2
2T
T
3T/2
2T
e) Grafique el voltaje VR(t).
0
T/2
2- Modifique los valores del ciclo de trabajo, mida y complete la siguiente tabla.
CT(%).
Vdc(v)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
3. Sustituya la carga RL por el motor DC, repita la parte 1 y complete la siguiente
tabla.
CT(%).
Vdc(v)
W(rpm)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
PARTE B
4- Monte el circuito de la figura 4. Para un ciclo de trabajo = 75%.
a) Grafique el voltaje VGS
0
T/2
T
3T/2
2T
T
3T/2
2T
T
3T/2
2T
b) Grafique el voltaje VDS
0
T/2
c) Grafique el voltaje Vo(t)
0
T/2
d) Grafique el voltaje VL(t)
0
T/2
T
3T/2
2T
5- Modifique los valores del ciclo de trabajo, mida y complete la siguiente tabla.
CT(%).
Vdc(vo)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
6- Proponga un método para medir la corriente en L y Dibuje para un ciclo de
trabajo=75%.