9. SIMULACIONES CON PSPICE

Transcripción

1 En este capítulo, con la ayuda del programa de simulación PSPICE, se realizará la simulación de los dos tipos de convertidores cc-cc básicos: el convertidor elevador y el convertidor reductor. Debido a que cada lector tendrá un grado diferente de destreza en el manejo del PSPICE, y con el fin de alcanzar un punto medio de complejidad en las simulaciones, ambos convertidores trabajan en lazo abierto. Esto es, no existe ningún circuito integrado de control que realice un ajuste preciso de la tensión de salida frente a posibles variaciones de la carga o de la fuente de tensión de entrada. Esta es la razón por la cual cada uno de los circuitos excitadores de los transistores de potencia está alimentado mediante un generador de señal cuadrada cuyo ciclo de trabajo es fijo. Con respecto a las formas de onda presentadas en este capítulo se consideran que son las básicas para la comprensión del funcionamiento de los circuitos. Si bien, no son las únicas relevantes en cada uno de ellos. Se deja de mano del lector el análisis de las ondas presentadas así como el obtener, de forma deductiva o mediante el PSPICE, todas aquellas que estime oportunas. Introducción a las Fuentes de Tensión Conmutadas. Teoría y Práctica. Página 39

2 9.1 CONVERTIDOR CC-CC ELEVADOR (STEP-UP) El circuito presentado a continuación es el convertidor CC-CC elevador de tensión que posteriormente se propondrá como ejercicio práctico en la siguiente parte de este libro. Como se verá la relación Vsal / Vent = 1.5. El circuito simulado es el mostrado en la siguiente figura: En las gráficas mostradas en la siguiente página, las cuales han sido obtenidas de la simulación de este circuito se pueden ver las siguientes señales: La tensión de entrada (24 voltios). La tensión de salida, indicando su valor medio y su rizado después de que el circuito pasara el transitorio inicial. La intensidad que circula a través de la bobina, es decir, la intensidad proporcionada por la fuente de tensión de la entrada. La intensidad que circula a través de los terminales drenador - fuente del transistor de potencia. Introducción a las Fuentes de Tensión Conmutadas. Teoría y Práctica. Página 40

3 Introducción a las Fuentes de Tensión Conmutadas. Teoría y Práctica. Página 41

4 El rendimiento del circuito se puede calcular como: η = P P SALIDA ENTRADA I SAL VSAL 785mA 39V 100 = 100 = 100 = 87.37% I V 1.46A 24V ENT ENT Vemos que este valor es bastante aceptable al superar el 85%, por tanto, se comprueba una de las ventajas de las fuentes de tensión conmutadas, su alto rendimiento en comparación con las fuentes lineales. Introducción a las Fuentes de Tensión Conmutadas. Teoría y Práctica. Página 42

5 9.2 CONVERTIDOR CC-CC REDUCTOR (STEP-DOWN) En este caso se ha realizado la simulación de un convertidor DC-DC reductor de tensión, siendo la relación Vsal / Vent = ½. El circuito simulado es el mostrado en la siguiente figura: Para obtener unos resultados en la simulación lo más parecidos a los obtenidos en un montaje práctico, se han introducido las resistencias equivalente serie del condensador y de la bobina. En la siguiente página se muestran las formas de onda de las siguientes señales: La tensión de salida. La intensidad en la bobina. La intensidad en la carga. La intensidad que circula entre drenador y fuente del MOSFET. Introducción a las Fuentes de Tensión Conmutadas. Teoría y Práctica. Página 43

6 Dejamos de manos del lector el cálculo del rendimiento de este circuito. Para ello puede seguir el método de cálculo presentado en el convertidor elevador. Introducción a las Fuentes de Tensión Conmutadas. Teoría y Práctica. Página 44