Ingeniería Electrónica Electrónica de Potencia

Transcripción

1 acultad de ngenería Unverdad Naconal de San Juan ngenería Electrónca Electrónca de Potenca PAA DE GABNEE Nº 3 Departamento de Electrónca y Automátca

2 OBJEO El objetvo de eta práctca e adqurr detreza en el deño y cálculo de crcuto convertdore / para dtnta aplcacone. El deño e baará en lo requermento del problema, lo concepto teórco adqurdo y en lo componente electrónco dponble. SE ESPEA OGA Que el alumno ea capaz de deñar y calcular un crcuto convertdor / que le erá requerdo en la próxma práctca de laboratoro de la agnatura EMPO ESMADO PAA E DESAOO: hora

3 Ejercco Nº Sea un convertdor reductor como el motrado en la g., que almenta una carga de y 6 Ω dede una uente de 3. a corrente en la nductanca e contnua y la recuenca de unconamento e de 5 Khz.. Determnar el cclo de trabajo.. alcular el mínmo valor de nductanca requerdo. 3. alcular el mínmo y el máxmo valor de.5 mhy. 4. alcular la potenca en la uente. 5. alcular la potenca en la carga. 6. alcular el valor del condenador e quere en la carga una máxma ampltud del rpple de.. S + D + - arga -. álculo del cclo de trabajo. δ 3.4. álculo del mínmo valor de nductanca. Para que no exta dcontnudad de corrente e debe cumplr en el cao límte med. med med A 4A 6Ω med, δ δ 3

4 ( δ ) ( δ ) + + ( ) ( ) ( ) (3 ) 3 4A 5Hz.36 mhy 3. álculo del mínmo y máxmo valor de ( ) (3 ). 96A Hy5Hz max med + 5A. mn med 48A. 4. álculo de la potenca de la uente. S e upone que lo elemento on deale y no hay pérdda, η %, la potenca de la uente prmara e gual a la de la carga. Potenca uente A 4w _ 5. álculo de la potenca en la carga. Potenca c arg a A 4w _ 6. álculo del condenador A 8 5Hz. 4µ Ejercco Nº Sea un condenador de µ que e utlzará para almentar una carga de, ma. a tenón ncal del condenador. alcular: 5 a) El tempo que puede almentar a la carga e ua un convertdor lneal deal. b) El tempo que puede almentar a la carga e ua un convertdor conmutado deal. 4

5 c) Graque la evolucón de la tenón del condenador para ambo cao. eolucón. a) S e utlza una uente lneal deal el condenador umntrará una corrente ma hata que llegue a la tenón de 5. lneal ( ).5 b) S e utlza una uente conmutada deal el condenador e decargará hata que llegue a la tenón de 5. conmutada ( ) 3.75 c) a energía ncal en el condenador e: condenador erá: E, la tenón el v t _ e g. lneal t ( ) v ( t) _ e g. onmutado ( E t) En la g. e preenta la evolucón temporal de la tenón del condenador para ambo cao: uente lneal y uente conmutada. 5

6 DESAGA DE DENSADO PAA UENE NEA Y MUADA enon en el condenador [] empo [] Ejercco Nº3: ercar lo cálculo del deño de una convertdor reductor, como el preentado en la g. 3, utlzando un crcuto ntegrado epecíco tal como el P3463. Se parte de una uente prmara de 5 y la carga requere 5 ma en 5. 6

7 N 5 S.33Ω µ 8 7 M3463 / P3463 S Q Q Q Oclador 6 cc 3.5 uente de + eerenca - Gnd 5 4 omparador 47 p.kω 3.3KΩ 47µ OU 5. 5 Dato del problema: 5 5v.5A Se dene la recuenca de conmutacón. Khz De hoja de dato: Sat.3.6 álculo del oclador. En la hoja de dato e preentan la guente ecuacone: + + Sat eolvendo e tene: 7

8 38.5µ S + + Sat +.5µ S Sat De la hoja de dato e aca la ecuacón de cálculo del condenador p álculo de la retenca S por lo tanto Para que no exta dcontnudad de corrente e debe cumplr que A. De la hoja de dato:, S Ω A 33 álculo de la nductanca. Sat µ Hy ercacón de la tenón de alda 3.3KΩ S KΩ ercacón del rpple de alda. 8 A 8 Khz 47µ 3.3m Ejercco Nº4: ercar lo cálculo del deño de convertdor elevador, preentado en la g. 4, utlzando un crcuto ntegrado epecíco tal como el P3463. Se parte de una uente prmara de y la carga requere 75 ma en 8. 8

9 Dato del problema: 8, v,. 75A Se dene la recuenca de conmutacón: 6Khz De hoja de dato: Sat. 3 y. 6 7µ H N S.Ω 8Ω µ 8 7 M3463 / P3463 S Q Q Q Oclador 6 cc 3.5 uente de + eerenca - Gnd 5 4 omparador 5 p.kω 47kΩ 5µ OU 8 75m álculo del oclador. En la hoja de dato e preentan la guente ecuacone: +.55 Sat + eolvendo e tene: 4.5µ S + 38µ S De la hoja de dato e aca la ecuacón de cálculo del condenador p 9

10 álculo de la retenca S De la hoja de dato +. 9A. De la hoja de dato: S Ω.9A 33 álculo de la nductanca. 47 Sat µ Hy ercacón de la tenón de alda 47KΩ S KΩ ercacón del rpple de alda. Ejercco Nº 5 4.4m Deñar un convertdor elevador para almenta una carga que vara entre y Ω, a una tenón de 8, la tenón de entrada vara entre 4 y 6 y el nvel de la tenón de rpple de alda no puede er mayor del %. ( 8, max Ω, mn Ω, max 6, mn 4 ) Se elge para el deño el M3463 y el crcuto propueto por el abrcante para el convertdor elevador. Se adopta como recuenca de conmutacón khz y.kω. De la hoja de dato, para el dodo.7, para el trantor at.. El cálculo e hace para la tuacón má deavorable; eto e cuando la tenón de entrada e mínma y la corrente de carga e máxma. De la tabla de la hoja de dato e obtene:

11 + mn 5.5, 8µ S, 4µ S mn at + c x n, e adopta c.8n a corrente máxma en la carga: max.8a a corrente meda el la bobna: max +.A a varacón de la corrente máxma en la bobna para que no exta dcontnudad:.5a. a nductanca mínma e calcula para cuando e máxma la tenón de entrada: µ H. max at mn 9 max at Se adopta: mh y e recalcula.a a corrente máxma en la bobna y en el trantor: max +.A mn a retenca de proteccón: S.33.5Ω max El máxmo rpple admble en la tenón de alda e el %:..8 max El condenador de alda: max 4.µ, e adopta: 4.7µ max a otra retenca del dvor retvo: 6KΩ.5 Ejercco Nº 6: Para el ejercco Nº 6, recalcular lo componente para una recuenca de conmutacón de khz. o componente que varían con la recuenca on: El condenador del oclador: c 6.8µ a nductanca mínma: mn 9mH

12 El condenador de alda: 4µ Ejercco Nº 7: Deñar una uente para almentar una carga de 5 / A, a partr de una uente prmara de 5. a recuenca de conmutacón e de 6 Khz, la tenón de aturacón del trantor e de.3, la tenón drecta del dodo e.6, no debe haber dcontnudad de corrente en la bobna y el rpple debe er menor que el.5 % de la tenón de alda. 6 KHz,.3,.6. Sat +.64 Sat 6.5µ 38µ + 4.5µ 4A µ H Sat mn µ 8 Ejercco Nº 8: edeñar la uente del ejercco anteror pero para el doble de recuenca de conmutacón. 3.5µ, 9µ,.5µ µ H Sat mn µ 8

13 Ejercco Nº 9: Deñar una uente para almentar una carga de.5a / 6, partendo de una uente prmara de. El rpple admble debe er menor de.5% de o, no debe haber dcontnudad de corrente en la bobna, KHz,. y.6 Sat Sat 5µ 9.µ + 4.9µ + 5.5A µ H Sat mn µ Ejercco Nº : ecalcular la uente del ejercco anteror la nductanca dponble e de 5µ H. Se ncrementa la recuenca 3 KHz, entonce: µ H Sat mn 5 4µ 3

14 Ejercco Nº : Deñar una uente para almentar una carga a 5 /. A, partendo de. El rpple admble e de.5% de o, no debe haber dcontnudad de corrente en la bobna. onderar que KHz,. y.6 Sat +.45 Sat 5µ µ + 3µ + A µ H Sat mn µ Ejercco Nº : ecalcular el ejercco anteror para 5 7µ + 4., 9.6µ, 4.4µ,.8A, mn 76µ H y Sat Ejercco Nº 3: Deñar una uente para almentar una carga de / ma a partr de una uente prmara que varía entre 7.5 y 4.5. a recuenca de conmutacón 5 khz y el rpple admble e del % de la tenón de alda. ealzar el deño con un crcuto ntegrado del tpo M

15 o _ max 4.5 Dato del problema:, ma, mn 5kHz, _ mn 7.5, y %. Solucón del problema: o o o Exten vara poble olucone combnando do convertdore. Una combnacón poble, la má enclla de mplementar, ería la de un convertdor reductor con un elevador (tep Up/Down) como lo muetra la g. 5. En eta gura, el crcuto a) e un convertdor reductor, el b) un elevador y el c) e la combnacón de ambo convertdore. a relacón entre la tenón de entrada y alda total para ete δ convertdor e: o δ o trantore Q y Q cortan y aturan en orma multánea, por lo tanto ambo on controlado por la mma eñal y eto contrbuye a u encllez. Se adoptan lo guente parámetro para lo emconductore: D D.6 (tenón drecta de lo dodo D y D) (tenón de aturacón de lo trantore Q y Q) Sat _ Q Sat _ Q. o o a tenón promedo en la bobna debe er cero, por lo tanto e cumple: ( _ mn _ _ ) ( + + ) Sat Q Sat Q o D D De donde ( + + ) o D D ( _ mn _ _ ) Sat Q Sat Q.9 5

16 Q D o o a) D Q o o b) Q D D Q c) ambén e debe cumplr: _ max + eolvendo queda: 3.7 µ 6.3µ o A µ H, e adopta µ H _ mn Sat _ Q Sat _ Q mn 9 _ max Sat _ Q Sat _ Q max.6 A o o.3µ o 6

17 De la hoja de dato del M3463 e obtene: S.33.7Ω (retenca para la proteccón de corto crcuto) max o 7 e (retenca del dvor retvo para la realmentacón) p (condenador de temporzado)

18 eumen de la ecuacone de cálculo de convertdore / aracter ítca Step down (Buck) Step up (Boot) nveror + (max) Sat + (mn) (mn) Sat + Sat ( + (mn) (mn) (mn) ( max) + O ( max) + O ( max) S.33 max.33 max.33 max mn ( max) Sat (max) Sat (max) Sat 8 8