Conversión CC/CC. Tema 5. Tema 5. Conversión CC CC.

Transcripción

1 onvrsión / Tma 5 Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

2 STUAÓN DENTR DE A EETRÓNA DE PTENA NERTDRES / RETFADRES NERSRES REGUADRES DE ATERNA Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

3 FUENTES DE AMENTAÓN PARÁMETRS TÍPS: Rgulación d carga Δ o Rgulación d lína Δ o o o o o Δ o o Δ o in Rgulación d cruc n convridors mulisalida: ómo varía la nsión d salida cuando s modifica l nivl d carga d ora salida difrn Rizado Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

4 FUENTES DE AMENTAÓN NEA Rgulador Rd arga Transformador Rcificador Filro rf R R ircuio Equivaln NEAES: E najas: Robusas Disño Simpl Pocos componns Mjor Fiabilidad arga Mínima nconvnins: Psadas oluminosas Bajo Rndimino Evacuación d calor Ámbio d Uilización: Poncias pquñas y nsions d nrada y salida muy próximas Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

5 FUENTES DE AMENTAÓN NEA Ejmplos:. as primras funs uilizaban un Znr. Rd Trafo rcificador R 5v 5v R 5v η R v P P S o i i i o R 5v Δ Δ. Mjorando l circuio i z 5v R B B BE R z nconvnin dl circuio: z afcada por la nrada, no por la salida. Si s varía la nrada, varía la polarización dl Znr y por lo ano la salida. Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

6 FUENTES DE AMENTAÓN NEA 3. Nos aproximamos al rgulador s R 5v rf R R rf s R R R s rf R R rf najas onsguimos mas librad ya qu con cualquir rf pudo consguir ora s, puso qu dpnd d oros parámros. a mayor par d la corrin d nrada circula por l ransisor d poncia. Por l A.. ircula la B dl ransisor. Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

7 FUENTES DE AMENTAÓN NEA 4. Rgulador 78XX R R s s s fija n función dl ingrado qu pongamos. Si uilizamos un ingrado d una familia disina a la 78XX, ndrmos qu mplar rsisncias i xrnas para fijar la s. Ejmplo M37 R,5v R R s R R R Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

8 FUENTES DE AMENTAÓN NEA on s ipo d funs podmos consguir un argador d Barías. argador d Barías M37,5v R R Para qu la carga d las barías sa corrcas ncsiamos los siguins daos. Ejmplo: Daos ma 7h ó 3mA h Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

9 FUENTES DE AMENTAÓN NMUTADAS. ENTAJAS E NNENENTES REGUADRES NEAES. Rgulador R Rd arga R Transformador Rcificador Filro ircuio Equivaln najas: Robusas. Disño Simpl. Pocos componns. Mjor Fiabilidad. arga Mínima. Úils para bajas poncias. nconvnins: Elmnos puramn disipaivos. oluminosas. Alo cos. Psadas. Bajo Rndimino. Ámbio d Uilización: Poncias pquñas y nsions d nrada y salida muy próximas El rndimino dpnd dl cocin nr nsions. a poncia sá limiada. rf in ou o o o η P o P NEESAR REGUADR DE RENDMENT MÁS EEAD Y QUE PUEDA APARSE A UN RANG DE PTENA MAYR. o o o R o Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

10 FUENTES DE AMENTAÓN NMUTADA ASFAÓN DE AS FUENTES NMUTADAS En función d:. Dl númro d ransisors. D la prsncia dl ransformador 3. D la forma d gobirno dl inrrupor fsc. PWM F variabl fsvariabl variabl. Ton fijo. Ton fijo vario Toff Toff fijo. o más uilizado s Ton fijo d Ton T Ton Toff T Toff fijo vario Ton 4. Forma d onda. nda cuadrada PWM Quasirsonans ZS Mulirsonans ZS Rsonanrs 5. ros Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

11 FUENTES DE AMENTAÓN NMUTADA TPGÍAS MÁS USUAES DE FA Sin ransformador: Buck. Boos. BuckBoos. uk. Spic. on ransformador: Forward. * Bobina dsmagnizada. * RD. * Enclavamino acivo. Flyback. * on un solo ransformador. * Balanco. * Balanco con nclavamino acivo. Pushpull. Half Brigd. Full Brigd. Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

12 NERTDR REDUTR. PERAÓN EN MD DE NDUÓN NTNU (M). v S v i s v gs S crrado: T on v v o i D S DS v Diodo on T in in F i s v i v F S abiro: T off v i D Tma 5. onvrsión v o v o TRANSFERENA DRETA DE ENERGÍA. BRE RUAÓN i Diodo in Δ hp://gsp.uc3m.s

13 NERTDR REDUTR. NDNES DE RÉGMEN PERMANENTE (). v i P Elmnos qu almacnan nrgía: v onvridor conmuado P Bobina: a nsión mdia n la bobina s nula. n régimn prmann o E ondnsador: a corrin mdia n l condnsador s nula. i v Régimn prmann: v i c Régimn ransiorio: A v B a corrin n la bobina mpiza y rmina n l mismo puno. AB A B A B crc Áras iguals: GUADAD TS PR SEGUND Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

14 NERTDR REDUTR. NDNES DE RÉGMEN PERMANENTE (). Bobina Régimn prmann: v i c i i Régimn ransiorio: v A v B a corrin n la bobina mpiza y rmina n l mismo puno. AB Áras iguals: GUADAD TS PR SEGUND v A B A B crc ondnsador v Si A Bv crc o dcrc Régimn ransiorio. i Si A B i v c i c A B Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

15 NERTDR REDUTR NDNES DE RÉGMEN PERMANENTE (). Poncia d nrada Poncia d salida. P onvridor Rgulado η P o onvridors conmuados N DSPATS. P E P Si P E P a nsión y la corrin d salida sán cambiando, ya qu inrnamn la poncia ni s almacna ni s consum. Rsumn condicions d régimn prmann. v i P E P Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

16 NERTDR REDUTR FUNÓN DE TRANSFERENA (). v S v i s v gs i v o i D gualdad volios por sgundo. v v E A D T T B (D) T ( ) D ( D) E E D i i a corrin mdia n la bobina s igual a la corrin n la carga i A B Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

17 NERTDR REDUTR FUNÓN DE TRANSFERENA (). Balanc d poncias. P P E E i S P E P E i S i S is D E SSTEMA EQUAENTE A NERTDR REDUTR i S E P v E P o E : D v E v i S E E E D D Transformador idal d.. Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

18 NERTDR REDUTR PERAÓN EN MD DE NDUÓN DSNTNU (MD). v S v i s v gs S crrado: T on s v F v v o i D i s v v o S abiro: T off v i D BRE RUAÓN Tma 5. onvrsión i v o v o TRANSFERENA DRETA DE ENERGÍA. TEMP MUERT S DS Diodo Diodo Diodo on T in Δ in Δ DS Δ hp://gsp.uc3m.s

19 NERTDR REDUTR FUNÓN DE TRANSFERENA (). Δ ondicions d régimn prmann: v i P E P ( () ) d d i E () i S (3) Dsarrollando las condicions d régimn prmann: () Y () (3) pk pk d d R R R T d ( K ) (4) Parámro adimnsional d carga. Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

20 NERTDR REDUTR FUNÓN DE TRANSFERENA (). ParámroP á adimnsional i d carga: K R T nducancia. T f c Frcuncia d conmuación. arga. Mucha influncia n l modo d conducción. Adimnsional prmi sacar conclusions: Para muchos convridors. ndpndins d la poncia qu manjn, la inducancia concra y la frcuncia d conmuación. Tin la misma xprsión para: Rducor. Elvador. RducorElvador. Y sus drivados. Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

21 NERTDR REDUTR NDNES DE A FRNTERA MMD () M Δ M Δ < i () FRNTERA MMD FRNTERA Δ MD Δ MD Δ > Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

22 NERTDR REDUTR PR QUÉ SE PRDUE E MD? () En condicions fijas d: N y nos acrcamos a MD cuando s acrca a cro, lo qu ocurr si: A) Bajamos l valor d la bobina (aumnan las pndins y, por ano l rizado Δ ) Δ Δ Δ críica críica ( D) ( D) f s B) Bajamos l valor d la frcuncia (aumnan los inrvalos n los qu la corrin sá subindo o bajando) Δ T ( D) Tc T T f críica ( D) T c / f críica Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

23 NERTDR REDUTR PR QUÉ SE PRDUE E MD? () ) Aumnamos l valor d la rsisncia d carga (disminuy l valor mdio d la corrin por la bobina) in,críica aso críico Δ, críica R críica, críica ( D) T f s ( D) Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

24 NERTDR REDUTR ÁU DE NDENSADR DE SADA. i Absorb nrgía l. d nrgía l. En l condnsador, la carga s rlaciona sgún: i Δ Q arga Dscarga Rsisncia Sri Equivaln (ESR). Q Q i() d i T Δ Δ pp Δ Δv 8 f ESR ESR nfluy sobr l rizado d salida. R Δ Δ ESR Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

25 NERTDR EEADR MD DE NDUÓN NTNU (M). v gs D T (D) T v i v i D i S i S v gs i v o T v T N T FF i S crrado: T N i v i v S v i S v gs v o i i S S abiro: T FF v v i D i i v o v D v i D Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

26 NERTDR EEADR FUNÓN DE TRANSFERENA. gualdad volios por sgundo. v v A D T B (D) T ( ) ( D) D M D D i i D i D i i NTA: l cálculo dl valor mdio d la corrin por l diodo s quivaln a calcular l d: i i i D i i D (D) D i D i D ( ) P P i D i Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

27 NERTDR EEADR DSEÑ DE Y RZAD DE : v gs gs D T i D i i i A B i D i i A B v (A) D i i D D i i i Δ v (A) T D d () i Q v Δ Δ T D v Δ Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

28 NERTDR EEADR PERAÓN EN MD DE NDUÓN DSNTNU (MD). v i v S i S S crrado: T N i v v s v i i S abiro: T FF S v D D T D v T E i v o v o v gs i S i v S T E pk E v v i D v o v o v D v E v i E i D pk TRANSFERENA DRETA DE ENERGA Tma 5. onvrsión TEMP MUERT hp://gsp.uc3m.s

29 TPGÍA EEADRA (Boos) MD DE NDUÓN DSNTNU. S D D R v v A T N T FF T N T FF sa D Balanc d poncias. P Ps ii R ' T N i i i p T i p TN ' TN i T N T () () (3) (4) Balanc olios x Sgundo. T N Tma 5. onvrsión (5) ' ' ( ) TN i Susiuyndo (5) n (4): T T N ± d 4 K (6) Susiuyndo (6) n () y oprando: Usarmos signo posiivo porqu s raa d un convridor con opología lvadora. i i S i D i v p p ( ) pp ( ) dc hp://gsp.uc3m.s

30 TPGÍA REDUTRAEEADRA (BuckBoos) ESQUEMA Y RTER DE SGNS. S D D R T N T FF S D D R D D S R arga d. Dscarga d. Dscarga d. arga d. Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

31 TPGÍA REDUTRAEEADRA (BuckBoos) MD DE NDUÓN NTNU. v S D D R i i max imd álculo corrin máxima n la bobina. T T D md max Δ md T T FF md T FF FF d Δ Balanc olios x Sgundo. N T T FF d d Tma 5. onvrsión d T max FF i D D i NTA: s compruba qu l valor dl ciclo d rabajo drmina l funcionamino dl convridor. d.5 d.7 d >.5 < hp://gsp.uc3m.s

32 TPGÍA REDUTRAEEADRA (BuckBoos) MD DE NDUÓN DSNTNU. S D D v R i i max i D i max Balanc d poncias. P Ps i TN T max T N max R T T N T N R T T N d K i Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

33 TPGÍA REDUTRAEEADRA (BuckBoos) FRNTERA MD DE NDUÓN NTNU Y DSNTNU. M MD d d d K d d d K > K cri M K ( ) cri d K K K cri Fronra MMD MD K < K cri MD ÁU DE NDENSADR. ΔQ Δ Q i Δ () d pp T N Δ pp T N A parir d las spcificacions dl rizado s drmina la capacidad ncsaria. Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

34 TPGÍA FYBAK FUNNAMENT GENERA TPGÍA FYBAK () :n i R NERTDR REDUTREEADR ASAMENT GAÁN s T N : Primario S aplica i s R Scundario 4Diodo no prmi circular corrin n s snido. i 4 suminisra oda la corrin a la carga. m i m R s m Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

35 TPGÍA FYBAK PERAÓN EN MD DE NDUÓN NTNU (M). disp i s :n R m i m i Balanc olios x Sgundo on n off d n d i D n Función d ransfrncia d un RducorElvador, pro sin invrir la salida. Tma 5. onvrsión i D hp://gsp.uc3m.s

36 TPGÍA FYBAK PERAÓN EN MD DE NDUÓN DSNTNU (MD). disp i :n R i m i m s /n i Balanc d Poncia P P Δi on T Δi on R Tma 5. onvrsión on T on d K i D i D hp://gsp.uc3m.s

37 TPGÍA FYBAK ÍMTE ENTRE M Y MD (K RÍTA ) M d n d MD d K d d n d K d K críica n Drminar modo d conducción Analizar la única bobina dl circuio: nducancia magnizan ( m ) Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

38 NERTDR FRWARD FUNNAMENT GENERA TPGÍA FRWARD () Dm m :n D NERTDR REDUTR R D 3 ASAMENT GAÁN D s T N : T FF : n i :n :n i m Dm m R D 3 Dm m i m D i R D 3 D s Scundario prmi circulación d corrin. D s orrin d la magnizan busca camino alrnaivo. Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

39 NERTDR FRWARD PERAÓN EN MD DE NDUÓN NTNU (M). Dm m :n D R D 3 disp i m D s i Balanc olios x Sgundo m N Dm FF Dm Para podr dsmagnizar l rafo s db cumplir: N Dm FF ( n ) N FF d d n d v m v n n S Dm S Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

40 NERTDR FRWARD TPGÍAS FRWARD SEGÚN E TP DE FUENTE DESMAGNETZANTE. Forward RD. :n D R D Disipa nrgía xra qu llga a D D R D m D s D 3 R D Almacna nrgía hasa qu su nsión llga a cumplir: P R v Enrgía dsmagnización disipada R D D Forward clásico. n D m :n D D 3 R T FF orrin dsmagnizan rfljada por l scundario. v D n D Nº vulas scundario dsmagnizador. D s n P n D d 5% Enrgía dsmagnización dvula a la fun. Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s

41 TREADRES (hopprs) Ámbio d uilización: conrol d moors d. aponcias más grands nrrupors más grands. Gnralmn irisors con apagado forzado. Aplicación ípica d los chopprs. A B disp M M v M M d M R A A B B A T T B E D Tma 5. onvrsión hp://gsp.uc3m.s