2.3.-Prepa-PWM-BUCK

DEPARTA MENTO DE ELÉCTRICA ELÉCTRICA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA ASIGNATURA: ELECTRÓNICA DE POTENCIA TRAB AJ O PREPARATORIO

Tema de la práctica: MODULADOR MODULADOR PWM- CONVERTIDOR BUCK Realizado por: Cristian Pérez, Luis Gualavisi, Andrés Proaño. 1) Consulta: Transcriba la descripción de uno de los siguientes circuitos integrados de control de potencia mediante modulación de ancho de pulso PWM: TL594, LTC6992, NTE1729.

En la actualidad existen muchos circuitos integrados en los que se implementa la modulación PWM, además de otros muy particulares para lograr circuitos funcionales que puedan controlar fuentes controlar fuentes conmutadas, conmutadas, controles de motores, controles de elementos termoeléctricos, choppers termoeléctricos, choppers para sensores en ambientes ruidosos y algunas otras aplicaciones. Se distinguen por fabricar este tipo de integrados compañías como Texas Instruments, Instruments, National Semiconductor, Maxim, y algunas otras más. En los motores

La modulación por ancho de pulsos es una técnica utilizada para regular la velocidad de giro de los motores los motores eléctricos de inducción o asíncronos. Mantiene el par el par motor constante y no supone un desaprovechamiento de la energía la energía eléctrica. Se eléctrica. Se utiliza tanto en corriente continua como en alterna, en alterna, como su nombre lo indica, al controlar: un momento alto (encendido o alimentado) y un momento bajo (apagado o desconectado), controlado normalmente por relès por relès (baja frecuencia) (baja frecuencia) o MOSFET o tiristores (alta frecuencia) (alta frecuencia).. Otros sistemas para regular la velocidad modifican la tensión la tensión eléctrica, con eléctrica, con lo que disminuye el par motor; o interponen una resistencia una resistencia eléctrica, con eléctrica, con lo que se pierde energía en forma de calor en esta resistencia.

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Otra forma de regular el giro del motor es variando el tiempo entre pulsos de dura ción constante, lo que se llama modulación llama modulación por frecuencia de pulsos. En los motores de corriente de corriente alterna también se puede utilizar la variación de frecuencia. de frecuencia. La modulación por ancho de pulsos también se usa para controlar servomotores, los cuales modifican su posición de acuerdo al ancho del pulso enviado cada un cierto período que depende de cada servo motor. Esta información puede ser enviada utilizando un microprocesador como el Z80, el Z80, o un microcontrolador un microcontrolador (por ejemplo, un PIC 16F877A, 16F1827, 18F4550, etc. de la empresa Microchip), o un microcontrolador un microcontrolador de hardware libre como es arduino. arduino .

TL594

El controlador PWM TL594 incorpora todas las funciones necesarias en la construcción de un circuito de control de modulación (PWM) de ancho de pulso en un solo chip. Diseñado principalmente para el control de la fuente de alimentación, este dispositivo ofrece los sistemas de la ingeniería de la flexibilidad para adaptar el circuito de control de fuente de alimentación para una aplicación específica. El controlador PWM TL594 contiene dos amplificadores de error, un oscilador ajustable en el chip, un control de tiempo muerto (DTC) de comparación, un control de impulsos de dirección flip-flop, un regulador de 5 V con una precisión de 1,5%, un bloqueo de subtensión circuito de control, y un circuito de control de salida. Los amplificadores de error tienen un rango de voltaje de modo común de -0.3 V a VCC-2 V. El comparador DTC tiene un desplazamiento fijo que proporciona aproximadamente el 5% de tiempo muerto. El oscilador en chip se puede omitir por terminación de RT a la salida de referencia y proporcionando una entrada en diente de sierra a CT, o puede utilizarse para accionar el circuito común en fuentes de alimentación de carril múltiple sincrónicos. Los transistores de salida no comprometidos proporcionan ya sea de emisor común o la capacidad de salida del emisor-seguidor. Cada dispositivo proporciona p ara push-pull o operación de salida de extremo único, con la selección por medio de la función de control de salida. La arquitectura de estos dispositivos prohíbe la posibilidad de cualquiera de salida que se está pulsado dos veces durante la operación de empuje-tracción. El circuito de control de bloqueo de mínima tensión bloquea las salidas hasta que el circuito interno está en funcionamiento. funcionamiento. El TL594CD, CN, CDTB se caracterizan por el funcionamiento de -40C a 85C.







300 KHz) Pulso completa modulación de ancho de Circuitos de control En chip oscilador con el maestro o esclavo Operación On-chip Amplificadores Amplificadores de error On-Chip 5,0 V Referencia, 1,5% Precisión Control de tiempo muerto ajustable Los transistores de salida no comprometidos comprometid os calificados a 500 mA Fuente o fregadero Control de salida para Push-Pull o terminación única operación bloqueo de mínima tensión Paquetes de Pb-libres están disponibles Aplicaciones fuente de alimentación de línea fuera convertidor de moneda

eficiencia del sistema

Productos finales

VPA (adaptador de corriente para vehículos) Iluminación LED

LTC6992

Título

LTC6992 - pulso controlado por voltaje TimerBlox modulador de la anchura (PWM)

Descripción El LTC®6992 es un oscilador de silicio silicio con una modulación modulación de anchura de impulso de tensión controlada capacidad de fácil uso analógico (PWM). El LTC6992 es parte de la familia TimerBlox TimerBlox ™ de dispositivos de temporización temporización de silicio silicio

versátiles. Una sola resistencia, RSET, programas de frecuencia del oscilador maestro interno del LTC6992. La frecuencia de salida se determina determ ina por este oscilador maestro y un divisor de frecuencia interna, NDIV, programable para ocho ajustes 1-16.384. 1-16. 384.

CARACTERISTICAS LTC6992-1 / LTC6992-2 / LTC6992-3 / LTC6992-4 TimerBlox: pulso de voltaje controlado modulador de la anchura (PWM) DESCRIPCIÓN







este oscilador maestro y un divisor de frecuencia interna, NDIV, programable para la configuración de ocho a 16384. fOUT = 1,4,16 ... 16384 NDIV RSET DIV Pulse Width Modulation (PWM) Controlado por simple a 1 V Entrada analógica Cuatro Opciones definir los límites de trabajo Ciclo de trabajo de ciclo mínimo del 5% de ciclo de trabajo o la banda de frecuencia de 100%: 1 MHz configurado con 3 Resistencias <1,7% de frecuencia máxima de error de ciclo PWM Deber error <3,7% de modulación de frecuencia máxima (VCO) Capacidad de Operación 5.5V de alimentación única 115A suministro 100kHz actual 500s Tiempo de arranque CMOS Fuentes controlador de salida / hunde hasta 125 ° C Rango de temperatura de funcionamiento Disponible Disponible en perfil bajo (1 mm) SOT-23 ( ThinSOTTM) y 3 mm × DFN La aplicación de un voltaje entre 0 V y 1 V en el pin MOD establece el ciclo de trabajo, de acuerdo con la siguiente fórmula: Ciclo de - 100 mV VMOD V - MOD 0,8 Vset 8 800mV

APLICACIONES Control de regulación PWM servo bucles de control del calentador LED de alta vibración, entornos de alta aceleración y equipos portátiles que funcionan con baterías Las cuatro versiones difieren en su ciclo de trabajo mínimo / máximo. Tenga en cuenta que un ciclo límite derecho mínimo del 0% o el límite máximo ciclo de trabajo del 100% permite a las oscilaciones que parar en la configuración del ciclo de trabajo extremas. L, marcas LT, LTC, LTM, Linear Technology y el logotipo son marcas registradas lineal y TimerBlox y ThinSOT son marcas registradas de Linear Technology Corporation. Todas las demás marcas comerciales son propiedad de sus respectivos dueños. 2) Diseño

Utilizando amplificadores operacionales diseñe un circuito que permita generar una señal modulada en ancho de pulso cuya frecuencia sea 10KHz y el ciclo de trabajo varíe desde 20% a 90%. Utilizando amplificadores operacionales diseñe un circuito que permita generar una señal modulada en ancho de pulso cuya frecuencia sea 10KHz y el ciclo de trabajo varíe desde 20% a 90%. Para el diseño del circuito pwm necesitaremos la frecuencia de oscilación así como el periodo, y asumir los valores de resistencias resiste ncias y condensadores en ciertos cierto s casos. Desarrollo Tenemos que

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   

Para calcular el valor de B utilizamos:

        Despejamos el valor de R de la ecuación de T:

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Para el circuito generador de onda triangular tenemos q calcular la resistencia de carga y descarga del capacitor, para ello utilizamos la siguiente formula

     Teniendo un circuito como el de la figura:







Para poder modificar el ancho del pulso se adiciona un circuito comparador para, comparar el nivel de la señal triangular con el de la constante producida por el potenciómetro, de esta forma obteniendo los siguientes resultados: Para el 20%

Para el 90%:

3) Análisis

Analice el circuito c ircuito PWM con el temporizador IC 555. Encuentre E ncuentre una expresión para el cálculo del ciclo de trabajo en función de los valores de los elementos del circuito. Para su expresión, considere que el potenciómetro de 100Kohmios está formado por dos resistencias Ra y Rb en serie.









Cuando se enciende el circuito, el pin de activación esta en bajo como se descarga el condensador C1. Esto comienza el ciclo de oscilador, causando que la salida pase al modo alto. Cuando la salida está en modo alto, el condensador condensador C1 comienza a energizar energizar por el lado derecho de R1 y D2, cuando el voltaje voltaje C1 cae aproximadamente aproximadamente a los 2/3 de la fuente, fuente, el pin de umbral se activa, lo que a su vez provoca la salida en alta (pin 3) y descarga el pin 7. Cuando la salida del pin 3 cambia a bajo, el condensador C1 comienza a conducir por el lado izquierdo de R1 y D1, cuando el voltaje de C1 cae por debajo del 1/3 de la fuente, el pin de salida 3 y el pin 7 van a alta y el ciclo comienza ha repetirse. Teniendo en cuanta la configuración configuración de R1, D1, D2, el capacitor C1 se carga por un lado de R1 y se descarga por el otro lado, si el potenciómetro se los divide en 2 resistencias, las suma de la resistencia de carga y descarga será siempre la misma, por lo que se puede deducir que la longitud de onda de la salida es constante, y si queremos modificar el ciclo de trabajo lo hacemos al variar R1. Expresión para el cálculo del ciclo de trabajo:

        Donde R_a es el valor del lado derecho de la resistencia R_1 y R_b R _b es el valor del lado izquierdo de









T= es el perido de la función

4.2 ¿Qué diferencia existe entre un oscilador de frecuencia variable y un generador PWM? Oscilador de frecuencia variable: Los osciladores son generadores que suministran ondas, generalmente, un circuito oscilador está compuesto por: un "circuito oscilante", "un amplificador" y una "red de realimentación", el circuito oscilante produce una oscilación, el amplificador la aumenta y la red de realimentación toma una parte de la energía del circuito oscilante y la introduce de nuevo en la entrada produciendo una realimentación positiva. Los osciladores de frecuencia variable son generalmente el tipo de LC, donde L o C es variable, con eso, pueden variar su frecuencia de operación en el nivel adecuado.

Generador PWM: La construcción típica de un circuito PWM se lleva a cabo mediante un comparador con dos entradas y una salida. Una de las entradas se conecta a un oscilador de onda dientes de sierra, mientras que la otra queda disponible para la señal moduladora. En la salida la frecuencia es generalmente igual a la de la señal dientes de sierra y el ciclo de trabajo está en función de la portadora.

4.3 ¿Qué significa modular una señal mediante ancho de pulso? ¿Qué otros tipos de modulación existen? La modulación por ancho de pulsos (también conocida como PWM) de una señal o fuente de energía es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica (una senoidal (una senoidal o una cuadrada) una cuadrada),, ya sea para transmitir información a través de un canal de comunicaciones o para controlar controlar la cantidad de energía que se envía a una carga. Existen otro tipo de modulaciones modulaciones Técnicas de modulación por impulsos, pudiendo citar entre ellas: • Modulación por impulsos codificados (PCM) • Modulación por anchura de pulsos (PWM)







Modulación se denomina manipulación, modulación por desplazamiento, así tenemos: • Modulación por desplazamiento desplazamiento de amplitud (ASK) • Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) • Modulación por desplazamiento de fase (PSK) • Modulación por desplaz amiento de amplitud y fase (APSK o APK)

4.4 ¿Qué utilidad tiene la modulación de ancho de pulso en aplicaciones de Electrónica de Potencia? En la actualidad existen muchos circuitos integrados en los que se implementa la modulación PWM, además de otros muy particulares para lograr circuitos funcionales que puedan controlar Fuentes conmutadas Controles de motores Controles de elementos termoeléctricos, Choppers para Choppers para sensores en ambientes ambientes ruidosos MOTORES

La modulación por ancho de pulsos es una técnica utilizada para regular la velocidad de giro de los motores los motores eléctricos de inducción o asíncronos. Mantiene el par motor constante y no supone un desaprovechamiento de la energía la energía eléctrica. Se eléctrica. Se utiliza tanto en corriente continua como en alterna, como su nombre lo indica, al controlar: un momento alto (encendido o alimentado) y un momento bajo (apagado o desconectado), controlado normalmente por relès relès (baja frecuencia) (baja frecuencia) o MOSFETo MOSFETo tiristores (alta frecuencia) (alta frecuencia).. Como part part e de de un conversor conversor A DC(Conversor DC(Conversor An alógico alógico Di gita)

Otra aplicación es enviar es enviar información de manera analógica. Es útil para comunicarse de forma analógica con sistemas digitales. Para un sistema digital, es relativamente r elativamente fácil medir cuánto dura una onda cuadrada. Sin embargo, si no se tiene un conversor un conversor analógico digital no se puede obtener información de un valor analógico, ya que sólo se puede detectar si hay una determinada tensión, 0 o 5 voltios por ejemplo (valores digitales de 0 y 1), con una cierta tolerancia, pero no puede medirse un valor analógico. Sin embargo, el PWM en conjunción con un oscilador digital, un contador y una puerta AND







CONVERTIDOR BUCK 1) Consulta:

Transcriba en español el extracto (abstract) de una patente (https://www.google.com/patents) sobre convertidores Buck desde 2005 hasta ahora. INDUCTOR DE SALIDA ÚNICA DE DOBLE CONVERTIDOR REDUCTOR PATENTE: US 20050105227 A1 Un convertidor reductor - simple y salida dual inductor facilita la conversión de energía mediante la conversión de una sola fuente de alimentación DC / alimentación en dos salidas de CC separadas, cada una de las cuales se pueden configurar para proporcionar un voltaje seleccionado / deseado. El convertidor incluye un único inductor y tres interruptores de potencia , que controlan el funcionamiento del convertidor. convertidor. El convertidor tiene cuatro etapas básicas de operación en la l a que se suministra inicialmente de alimentación a una primera salida que también almacena carga. Posteriormente, se emplea la carga almacenada de la primera salida para proporcionar alimentación a una segunda salida.

CONVERTIDOR BUCK 5) En el circuito: Obtenga mediante el método analítico  

Corriente y voltaje en la carga Rizado de voltaje en el condensador y de corriente en la bobina a) D=30%, b) D=50%, D=50%, c) D=80%

L=1mH, C=100uF, R=100ohmios; Vg=12V El ciclo de trabajo es D.







Ilustración 4: Análisis del convertidor Buck, Vs=Vg

DESARROLLO 

Corriente y voltaje en la carga

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Rizado de voltaje en el condensador y de corriente en la bobina f=20kHz

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   [  ]     [  ]                                                              







9) Preguntas:

1. ¿Cuál es la relación de conversión del convertidor Buck? En osciladores el ciclo de trabajo es el valor en el que la salida se mantiene en un valor constante superior al voltaje umbral y se lo expresa como:

      

2. ¿Qué relación existe entre el rizado de la corriente y la frecuencia de la conmutación? Un generador PWM es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica, ya sea para transmitir transmitir información a través través de una canal de comunicaciones o para controlar la cantidad cantidad de energía que se envía a una carga. carga. 3. ¿Indique mediante una expresión expresión la dependencia del rizado de voltaje de la carga con el ciclo de trabajo D?

4. ¿Qué es el rendimiento del convertidor y cómo lo mediría?

2.3.-Prepa-PWM-BUCK

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