ESTRUCTURA BÁSICA Y FUNCIONAMIENTO

Transcripción

1 ESTRUCTURA BÁSICA Y FUNCIONAMIENTO La estructura básica de una fuente conmutada o switching consta de 4 partes, como se muestra en la figura 1: Rectificador y filtro de entrada. El elemento activo conmutador. Rectificador y filtro de salida. El circuito de control. V a.c FILTRO Y RECTIFICADOR DE ENTRADA V d.c ELEMENTO CONMUTADOR FILTRO Y RECTIFICADOR DE SALIDA Vo MUESTRA Y CIRCUITO DE CONTROL (PWM) Figura 01. Diagrama Básico De Una Fuente Switching. RECTIFICADOR Y FILTRO DE ENTRADA Este bloque se encarga de convertir la tensión de la red de 220[V] de 50[Hz], en una tensión no regulada continua. Básicamente este bloque esta constituido por un puente rectificador de diodos y el filtro esta constituido por condensadores electrolíticos de gran capacidad y voltaje.

2 ELEMENTO ACTIVO CONMUTADOR Nos referimos como elemento activo conmutador, al elemento que es capaz de trabajar como switch electrónico, es decir, en un momento debe estar abierto al paso de la corriente y en otro instante cerrado. Existen varios tipos de elementos activos con estas características tales como los Tiristores; Triacs, Diacs y SCRs, y Transistores; Bipolares, de Efecto De Campo (FETs y MOSFET) y IGBTs. En las fuentes switching son los Transistores y MOSFET los elementos mas comúnmente usados. Como sabemos los Transistores operan en tres zonas. La Zona Activa donde el Transistor sólo amplifica y se comporta como una fuente de corriente constante controlada por la intensidad de base. La Zona de Saturación donde el transistor es utilizado para aplicaciones de conmutación (potencia, circuitos digitales, etc.), y lo podemos considerar como un cortocircuito entre el colector y el emisor. La Zona de Corte donde el transistor es utilizado para aplicaciones de conmutación (potencia, circuitos digitales, etc.), y podemos considerar que las corrientes que lo atraviesan son prácticamente nulas, y en especial la de colector. Son estas ultimas zonas utilizadas para trocear la tensión continua de entrada y de esta manera manejar mejor la potencia del elemento. En la Figura 02, apreciamos las 3 Zonas del Transistor Bipolar y en la Figura 03 las de un FET.

3 Figura 02. Zonas De Funcionamiento del Transistor. Figura 03. Zona De Funcionamiento Del FET. RECTIFICADOR Y FILTRO DE SALIDA El rectificador y filtro de salida se encarga rectificar y eliminar las armónicas de la señal de salida producidas por la conmutación. Según la configuración de este bloque las fuentes switching varían su funcionamiento y aplicación. En este bloque

4 se destacan como rectificadores los diodos de recuperación rápida y los filtros L-C. CIRCUITO DE CONTROL El circuito de control se encarga de entregar la frecuencia de conmutación al elemento activo (típicamente de 20 [Khz.] a 50 [Khz.]) y de tomar una muestra de la tensión de salida para variar la conmutación y mantener el voltaje de salida constante. Este circuito de control esta constituido por un Modulador De Ancho De Pulso (PWM). El circuito de control se encarga de detectar las variaciones del voltaje de salida debidas a los cambios en las corrientes de las bobinas del filtro de salida y el voltaje de entrada. Este circuito compensa el voltaje de salida comparando Vo con un voltaje de referencia que puede ser fijo o variable, cuya diferencia alimenta a un amplificador-regulador que controla la energía suministrada al bloque excitador modificando la duración del ciclo de conducción del elemento conmutador. Como vemos en la Figura 04, influye de gran manera en la regulación del voltaje de salida. Dentro de los bloques de un PWM, como vemos en la Figura 05, se destacan, básicamente, el bloque de comparación, el oscilador, un voltaje de referencia y el bloque que conforma el modulador. Algunos de los circuitos de control más conocidos se destacan el TL494, que se usa mucho en las fuentes AT y ATX de los computadores, el µpc1909 y el LM3524.

5 TRANSISTOR MODULADOR COMPARADOR V 0 OSCILADOR VOLTAJE DE REFERENCIA Figura 04. Diagrama Básico de un PWM. Figura 05. Circuito de Control.