Implementar señales de control para elementos semiconductores de potencia usando osciladores de relajación en base a elementos de resistencia negativa y a la técnica PWM.
Los elementos de resistencia negativa !"#$ tienen como aplicación los osciladores de relajación usados para la generación de señales de control para el encendido de otros dispositivos de mayor potencia como %&"'s( )"I*&'s( etc.
+na señal PWM Modulador de *nc,o de Pulso$ es una onda cuadrada de periodo constante )$ y anc,o de pulso variable a$. !n una señal PWM se trabaja con relaciones de trabajo δ -ue representan el anc,o de pulso con respecto al periodo. Lo -ue ,ace bsicamente un PWM es variar dinmicamente el /anc,o de pulso0 de manera -ue el tiempo en alto disminuya o aumente y en proporción inversa( el tiempo de baja aumente o disminuya( pero eso s manteniendo el ) constante La tecnologa en el desarrollo de circuitos integrados ,a tenido un enorme progreso logrando caractersticas de versatilidad( con2iabilidad( tamaño reducido( sencille3 en su uso( etc.( 2acilitando el diseño y la implementación de circuitos para el control de sistemas electrónicos de potencia( un ejemplo es la técnica conocida como PWM. !ntre los circuitos integrados empleados para generar las señales de disparo cabe destacar a los ampli2icadores operacionales( el tempori3ador 444( el LM5467( el )&*894 y las compuertas lógicas de la 2amilia &M:% 87&;;.
"
3RE3ARA*R'*
&'R&'* 1"< =enerador de PWM de 1 >?3( -ue se obtiene de la comparación de una señal triangular -ue vara entre 4 @ y 1A @ y una señal de continua entre 4 @ y 1A @. La señal triangular se obtiene mediante un oscilador en base a ampli2icadores operacionales. La alimentación del circuito es una sola 2uente de 14 @ Primero se diseña el circuito para obtener la señal triangular
V o
f =
= ±V CC
R5 R6
R6 7 ⋅ C 1 ⋅ R1 ⋅ R5
CC
R5 R 6
V o
4
1
=
=
14
=
→
5
R1
=
=
R1
V o V CC
R6
=
7 ⋅ C 1 ⋅ R5 ⋅ f
= ±14V
4V
R5
=
R5 R 6
R6 5
*sumo R6 → R5 =
R5 R6
→
%ea V Para
→
BAAΩ
Para
V o
1A
6
=
=
14
=
→
5
1AV
R5
=
6 R6 5
= 6.8 k Ω → R5 = 1.9k Ω
*sumo R5 = 96A Ω + P C P = 4k Ω *sumo C 1 = A.78uF 6.8 k 6.8 k = 1 .4B4 k Ω R1 = = 8B8 .D86 Ω 7 ⋅ A.78 u ⋅ BAA ⋅ DA 7 ⋅ A.78 u ⋅ 1.9k ⋅ DA %ea R1 = 1.D k Ω %ea R1 = D9A Ω *sumo R1 = D9A Ω + P C P = 4k Ω
Para la señal continua de 4 a 1A@ se considera un divisor de voltaje.
V 1
V 6
%ea V 1 Para V 6
= 14V
C V 6
=
V 1
R 6 R1 + R 6
→
R 6
=
V 6 ⋅ R1 V 1 − V 6
Para V 6
= 4V
*sumo R1
= 1AV
= 5k Ω
→ R 6 = 1.4k Ω
→ R 6 =
*sumo R6
= 1.4k Ω + P C
Dk Ω
P = 4k Ω
Para la comparación de las señales se lo reali3a de la siguiente maneraE
F@cc
G @cc
= ± 14V (
@o señal triangular y @6 el voltaje de re2erencia
Horma de onda PWM
!ste 2ue el diagrama utili3ado para este punto de la prctica( como podemos ver en el circuito operacional 1 ingresamos una señal triangular con una amplitud entre 4 y 1A @ a 1 ,3. Mientras -ue en la )erminal positiva del :P*M introducimos un voltaje de re2erencia -ue va desde los 4 volts ,asta los 1A volts( para -ue pueda variar de esta 2orma el anc,o de pulso.
*l ampli2icador operacional lo alimentamos con un voltaje de F 14 volts.
&'R&'* 2"< &ircuito generador de PWM de 1 >?3 y relación de trabajo variable entre A(1 a A(B usando el circuito integrado LM444. &:#!&&)I:#
t 1
= A.DB5 R6 C C
T = t 1
+ t 6
C f =
1
t 6
=
A.DB5 R1
+ R 6 $C
C &iclo de trabajo J t 6 K T
T R1 ≥ 1k Ω C R1 + R6
≤ D.D M Ω C
C ≥
4AA pF
Para el ciclo de trabajo de A.B &iclo de trabajo J t 6 K T = A.B t 6 = A.Bms → t 1 = A.1ms *sumo C = 1AnF t 1
= A.DB5 R 6 C → R6 =
A.DB5 ⋅ A.1m 1An
%ea R 6 = 14k Ω A.B m = A.DB5 R1 + 14k $ ⋅ 1A n → R1 %ea R1 = 11A k Ω
= 17.75Ak Ω
= 117 .98A k Ω
Horma de onda del PWM
Para -ue eista variación del ciclo de trabajo se dispone del uso de un potenciómetro para R6
= A.DB5 R6 C se
&iclo de trabajo J t 6 K T = A.1 → t 6
tiene -ue cuando el =
→ R 6 =
A.1ms
∴ t 1 = A.B ms
A.DB5 ⋅ A.B m = D6 .58A k Ω 1A n %ea R6 = D6.k Ω
Horma de onda del PWM
!ste 2ue el diagrama utili3ado para este punto de la prctica( la ventaja de utili3ar el LM444 es -ue éste circuito integrado nos permite implementar directamente y de una manera ms sencilla un PWM. &on las resistencias R1 y R6 manipulamos la 2recuencia con la -ue se -uiere trabajar( con los valores implementados se obtuvo una 2recuencia de 164A ?3C el potenciómetro R regula el anc,o de pulso( el capacitor C 1 produce la oscilación necesaria( la alimentación 2ue de 14 @( y la salida( es decir( el PWM se lo obtiene a través del pin 5. 5
6'6'*,RAF=A:
&:+=?LI#( "obert *mpli2icadores :peracionales y &ircuitos Lineales "*%?I< M.( !lectrónica de Potencia( Pretince ?all. ,ttpEKK2ocus.ti.comKlitKdsKsymlinKcd7A1ADb.pd2 ?oja =ua Prctica 5. Laboratorio de !lectrónica de Potencia
