PARAMETROS DEL CIRCUITO DE CRUCE POR CERO PARA CIRCUITOS DE POTENCIA

Transcripción

1 PARAMETROS DEL CIRCUITO DE CRUCE POR CERO PARA CIRCUITOS DE POTENCIA En este documento se dará a conocer las bases suficientes que se deben tener en cuenta para el manejo del cruce por cero en los diferentes circuitos de potencia que sean necesarios. Este circuito puede ser usado en el accionamiento de semiconductores de potencia como los tiristores o para sincronizar señales de corriente alterna. Autor: Edwin Jesús Micolta Fernández. Tesista de Ingeniería Electrónica. Revisado y corregido por: Ing. Francisco Franco Magister en Electrónica y Telecomunicaciones Docente investigador

2 1. Etapa de cruce por cero Encargada del monitoreo de la señal de entrada mediante la detección del cruce de la señal alterna por la línea de referencia cero, permitiendo así sincronizar la señal de alimentación y de la etapa del control respectivamente en la figura 1 se puede observar la onda de la señal de entrada y en la figura 2 la grafica resultante del cruce por cero con los flancos ascendentes y descendentes. Esto se hace por comparación de señales con referencia a tierra y de esto se genera una señal de dos estados, estado alto para señales mayores a tierra y estado bajo para señales menores al cero. Esto es de lógica directa o en lógica inversa la comparación tiene un sentido diferente, es decir invertido. Figura 1 voltaje de entrada. Fuente: Elaboración propia Figura 2 Señal de cruce por cero. Fuente: Elaboración propia 1.2 Parámetros para el cruce por cero. Existen diversas formas de realizar la etapa del cruce por cero se debe tener entre los más comunes se encuentra el realizado con amplificador operacional, su configuración se puede observar en la figura 3. Este circuito se basa al aplicarle voltaje en la entrada no inversora y se compara con el voltaje de referencia en la entrada inversora (en este caso, está conectada a tierra ó 0 volts), cuando el voltaje en la entrada es más positivo que 0V, el voltaje de salida será igual al voltaje de saturación del amplificador operacional, esto es un poco menor que el voltaje de polarización V CC. Cuando el voltaje en la entrada es más negativo que el voltaje de referencia, entonces el voltaje de salida será igual al voltaje de saturación negativo Vsat, de la misma forma, cuando el voltaje de entrada es mayor que el voltaje de

3 referencia, el voltaje de salida +Vsat, la desventaja que presenta es que son muy sensible al ruido. Figura 3 Circuito de cruce por cero con amplificador operacional. La otra forma de hallar la detección del cruce por cero es por medio de optoacopladores utilizado en el desarrollo de este documento, en la figura 4 se puede observar la etapa del cruce por cero. Figura 4 Circuito de cruce por cero con optoacopladores. Fuente: Elaboración propia. Para la etapa del cruce por cero se utilizo el optoacoplador 4N26 perteneciente a los fototransistores el cual consta de los siguientes terminales: 1. Ánodo. 2. Cátodo. 3. No conecta. 4. Emisor. 5. Colector.

4 6. Base. El circuito consta de una entrada de 120V A.C tomando los transformadores esta señal reduciéndola a 6V A.C el cual van conectado al punto 1 del optoacoplador 4N26 y el TAP central al punto 2; las resistencia R1 y R2 son aquellas que permiten el manejo de la corriente para que el optoacoplador pueda conducir para su cálculo se tiene en cuenta la siguiente fórmula: R1, R2= Donde Vin es la entrada del transformador que en este caso es de 6V A.C, Vf es el voltaje mínimo de conducción del optoacoplador que es de 1.5V e If la corriente mínima de conducción cuyo valor es de 10mA los cuales se encuentran la hoja de datos técnicas del 4N26 de ahí se obtiene el siguiente resultado: R1, R2=.. =450Ω Las resistencias R3 y R4 son resistencia que se colocan de protección por si existen corrientes parasitas en este caso se utiliza de 1MΩ. Para el cálculo de la resistencia R5y R6 se tuvo en cuenta la información entregada por el datasheet del 4N26 en el que esta resistencia cumple la función de compensar la corriente necesaria que se debe entregar para la compuerta NAND Schmitt Trigger CD4093 que tiene como función acoplar las 2 señales que se generan del optoacoplador para ser entregada al microcontrolador; para el cálculo de estas resistencias se tiene la siguiente ecuación: R5, R6= Donde teniendo como referencia el datasheet del CD4093 el VDDmax es el voltaje de polarización máxima que es de 15V D.C, Imax la corriente de polarización D.C máxima que es de 10mA y por consiguiente el valor del voltaje D.C de entrada Vin que es de 5V D.C, con estos valores obtenemos el siguiente resultado: R5, R6=. =1kΩ Con los cálculos realizados nuestro circuito final de la etapa del cruce por cero con sus respectivos valores quedara tal como se muestra en la figura 5.

5 Figura 5 Circuito final etapa cruce por cero Fuente: Elaboración propia.