Diseño e Implenentacion de Convertidor Dc

DISEÑO E IMPLEMENTACION DE CONVERTIDOR DC-DC TOPOLOGIA AISLADA TIPO FORWARD LAZO ABIERTO Y CERRADO CONTROLADO POR MEDIO DE UC3844. Horacio Alexander Ríos Rengifo 1 (2120374)/[email protected]  (2120374)/[email protected] 2 uan !e"as#i$n !$nche% &'rdo"a (21233)/*uan+s.sanche%@uao.edu.co (21233)/*uan+s.sanche%@uao.edu.co 1,2   Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones Telecomunicaciones

RESUMEN ,n el -resen#e infore de la"ora#orio -arcial se ex-one el -roceso de an$lisis diseo e i-leen#aci'n de un coner#idor && en odo s#e- don #i-o forard 5ue es ca-a% de suinis#rar 16dc en la%o a"ier#o 8 cerrado -ara el la%o a"ier#o fue necesario es#a"lecer un du##8 c8cle en el 49  8 el la%o de con#rol el odo corrien#e -eri#i' -eri#i' es#a"lecer es#a"lecer un ciclo :#il fi*o en la odulaci'n odulaci'n ;<= ;< = (;ul (;ulse se
. ;ara ;ara el el

-roceso de diseo fue necesario -ar#ir de 5ue el du##8 de"ía ser inferior al 609 de"ido a 5ue si es su-erior la ecuaci ecuaci'n 'n de #ransf #ransfere erenci ncia a din$i din$ica ca del sis#e sis#ea a se dese deses# s#a" a"il ili% i%a a 8a 5ue 5ue se sa#ur sa#urar aría ía el n:cl n:cleo eo del del #ransforador. e"ido a 5ue el co-or#aien#o de una fuen#e forard es u8 siilar al de la fuen#e >uc? se u#ili%ador los isos alores -ara el fil#ro -asa "a*as de sali salida da del del con coner er#i #ido dor. r. a"i "in n se -res -resen en#a #an n la siulaciones #an#o en la%o a"ier#o 8 cerrado las cuales fueron reali%adas en ;!-ice donde -ara es#o fue crucial reali%ar un an$lisis 8 corregiien#o de la conergencia del siulador. ;ara #erinar se reali%aron los on#a*es -er#inen#es del coner#idor reduc#or reduc#or #an#o en la%o a"ier#o 8 cerrado en el cual se o"ser' 5ue el sis#ea en la%o a"ier#o a"ier#o era enos es#a"le es#a"le 5ue el con#rola con#rolado do en la%o cerrado -or corrien#e es#o de"ido a 5ue es#e :l#io logra co-ensar las -rdidas 5ue se -resen#a"an en la salida de"ido a la disi-aci'n #rica en el osfe#.

1. INTR INTROD ODUC UCCI CION ON ;ara ;ara lle llear ar a ca"o ca"o la -res -resen en#e #e -r$c -r$c#i #ica ca se es#a"lecieron los siguien#es o"*e#ios. •

•

ise isea arr e i-l i-le een en#a #arr una una fuen fuen#e #e reduc#ora reduc#ora #o-ología #o-ología aislada aislada && #i-o forard. &o-re &o-rende nderr el Buncio Bunciona naien ien#o #o de un coner coner#id #idor or && && #o-olo #o-ología gía aislad aislada a con#rolada -or corrien#e.

Ca -rinci-al desen#a*a desen#a*a de los coner#idores coner#idores dc dc no aisl aislad ados os es la cone conexi xi'n 'n elc elc#r #ric ica a en#r en#ra a la en#rada 8 la salida. !i la fuen#e de la en#rada es#a conec# conec#ado ado en asa asa esa isa asa es#ar$ es#ar$ -res -resen en#e #e en la sali salida da.. Dna Dna ane anera ra de aisl aislar  ar  gal$nicaen#e la salida de la en#rada es u#ili%ar  un #ran #ransf sfor ora ado dor. r. !i la -ri -rier era a e#ae#a-a a del del con coner er#i #ido dorr dc dc rec# rec#if ific ica a #ens #ensi' i'n n al#e al#ern rna a -as$ -as$nd ndol ola a a con# con#in inua ua  se -ued -uede e u#il u#ili% i%ar ar un #ransforador en la -ar#e de al#erna. !in e"argo no #odas odas las las a-li a-lica caci cion one es re5u re5uie iere ren n una una conersi'n A& & en la -riera e#a-a. Adeas

los #ransforadores 5ue o-eran a "a*a frecuencia (600 (600)H% )H% -recis -recisan an un nucleo nucleo agn# agn#ico ico u8 grande grande -or lo 5ue son rela#i rela#ia aen# en#e e -esado -esados s oluinosos 8 caros. Dn #odo #odo $s efica% -ara aislar elc#rica elc#ricaen#e en#e la en#rada 8 salida de un coner#idor && es u#ili%ar un #ransforador coo -ar#e del circui#o en conu#aci' conu#aci'n. n. Ca frecuencia frecuencia de conu#aci' conu#aci'n n es ucho a8or 5ue la frecuencia de la de A& de la red red elc elc#r #ric ica a -or -or lo 5ue 5ue se -ued -uede e u#il u#ili% i%ar ar un #ransfora #ransforador dor -e5ueo. -e5ueo. Ade$s Ade$s la relaci'n relaci'n de uel#a uel#as s del #ransf #ransfor orado adorr -ro-or -ro-orcio cionar nara a una a8or flexi"ilidad de diseo a la hora de fi*ar le relaci relaci'n 'n glo"al glo"al en#re la en#rad en#rada a 8 la salida salida del coner#idor.

1.1 El c!"#$% c!"#$%&'$ &'$ F$()$ F$()$' ' ,l coner#idor direc#o o forard 5ue se ues#ra en la figura 1  es un coner#idor && aco-lado agn#icaen#e. ,l -eriodo de conu#aci'n es  el in#e in#err rruu-#o #orr es#a es#ar$ r$ cerr cerrad ado o un #ie #ie-o -o  8 a"ier#o el res#o del #ie-o (1) .;ara el an$lisis del del circu circui# i#o o se su-o su-ond ndr$ r$ func funcio iona nai ien en#o #o en rgi rgie en n -er -eran anen en#e #e 8 5ue 5ue la corr corrie ien# n#e e en la induc# induc#anc ancia ia L x  es -eranen#e -eranen#e.. ,l #ransfora #ransforador  dor  -ose -osee e #res #res dea deana nado dosE sE los los dea deana nado dos s 1 8 2 #ransf #ransfier ieren en la energí energía a de la fuen#e fuen#e a la carga carga cuando el in#erru-#or es#$ cerrado el deanado 3 se u#ili%a -ara -ro-orcionar un caino un caino a la corrien#e agne#i%an#e cuando el in#erru-#or  es#$ a"ier#o a"ier#o 8 reducirla reducirla a 0 an#es del del inicio inicio del inic inicio io de cada cada -eri -eriod odo o de con conu# u#ac aci' i'n. n. ,l #ransfora #ransforador dor se odela odela coo #res deanados deanados idea ideale les s con con una una indu induc# c#an anci cia a agn agne# e#i% i%an an#e #e Lm conec#ada en -aralelo con el deanado 1. ,n es#e odelo odelo de #ransf #ransfor orado adorr si-li si-lific ficado ado no se incl inclu8 u8en en las las -erd -erdid idas as ni las las indu induc# c#an anci cias as de dis-ersi'n. ,n el coner#idor forard la energía del generador  se #ransfiere a la carga cuando el in#erru-#or es#$ cerrado. cerrado. ,n el coner#idor coner#idor fl8"ac? fl8"ac? la energía energía se ala alace cena na en C cuan cuando do el con# con#ad ador or es#a es#a"a "a cerrado 8 era #ransferida a la carga cuando es#a"a a"ie a"ier# r#o. o. ,n el con coner er#i #ido dor. r. ,n el con coner er#i #ido dor  r  direc# direc#o o C es un -ar$e -ar$e#ro #ro no inclui incluido do en la relaci'n en#radasalida 8 se suele hacer grande su alor.

u8 siilares a los o"#enidos -ara el coner#idor  #i-o "uc?. Ca #ensi'n de salida del coner#idor forard es#$ de#erinada -or la isa ex-resi'n 5ue la del #i-o "uc? la :nica diferencia radica en 5ue de"ido a 5ue en el an$lisis de #ie-os se inclu8e una cons#an#e 5ue es la relaci'n de #ransforaci'n exis#en#e en#re el #a"anado -riario con res-ec#o al secundario 5ue dando funci'n de #ransferencia o"#enida del an$lisis din$ico de las corrien#es.

Ec+)c&0! , ensi'n de salida del &oner#idor !#eon #i-o Borard.

1.3 E%)' '# l) %2c!&c) '# l %& '# c!%$l )$) c!"#$%&'$# DCDC. Cos coner#idores && son circui#os elec#r'nicos de -o#encia 5ue conier#en una #ensi'n con#inua en o#ro niel de #ensi'n con#inua.

F&*+$) 1.&oner#idor Borard con sus e5uialencias en in#erru-#or &errado 8 a"ier#o.

1., R#+#! '#l /+!c&!)&#!% '#l c!"#$%&'$. &uando el in#erru-#or es#$ cerrado la fuen#e en#rega energía a la carga a #ras del #ransforador. Ca #ensi'n en el secundario del #ransforador es una fora de onda -ulsan#e 8 la salida se anali%a de la isa anera 5ue la del coner#idor #i-o "uc?. la energía alacenada en la induc#ancia agne#i%as#e cuando el in#erru-#or se encuen#ra cerrado -uede ser deuel#a a la fuen#e de en#rada a #ras de un #ercer deanado del #ransforador cuando el in#erru-#or es#$ a"ier#o. ;ar#iendo del an$lisis din$ico de las corrien#es del coner#idor direc#o con el in#erru-#or cerrado (Fff). !e o"#iene la siguien#e ex-resi'n.

,n la na#urale%a #odos los ecanisos -oseen sis#eas de con#rol -ara fi*ar la salida en el alor  deseado 8 garan#i%ar la es#a"ilidad de los isos an#e las -er#ur"aciones 5ue afec#an su co-or#aien#o ,s#os ecanisos se denoinan sis#eas de con#rol realien#ados 8 se definen cooE un sis#ea 5ue an#iene una relaci'n -rescri#a en#re la salida 8 la en#rada de referencia co-ar$ndolas 8 usando la diferencia coo edio de con#rol. ,xis#en cinco es#ra#egias de con#rol 5ue de uso co:n en los coner#idores conu#ado de "a*a #ensi'n s#as sonE G &on#rol en odo #ensi'n. F-era co:nen#e a frecuencia de conu#aci'n fi*a. G &on#rol en odo corrien#e de -ico. F-era co:nen#e a frecuencia de conu#aci'n fi*a. G &on#rol en odo corrien#e -roediado. F-era co:nen#e a frecuencia de &onu#aci'n fi*a. G &on#rol -or his#resis. F-era a frecuencia conu#aci'n aria"le.

on #i-o Borard.

G &on#rol en 2. F-era a frecuencia conu#aci'n aria"le.

e la funci'n de #ransferencia o"#enida del an$lisis din$icos de l coner#idor forard se -uede concluir 5ue es la isa del coner#idor  reduc#or -or lo 5ue el ri%ado de la #ensi'n de salida #a"in ser$ el iso haciendo así 5ue los alores de induc#ancia 8 condensador se han

,l con#rol -or #ensi'n #iene solo un la%o de con#rol. !i el coner#idor #ra"a*a en =&& el sis#ea es de segundo orden de -roducirse una -er#ur"aci'n el sis#ea se -uede deses#a"ili%ar -or5ue en es#as condiciones de #ra"a*o el alor edio de la corrien#e en un -eríodo de-ende del alor edio

Ec+)c&0! 1 Ri%ado de salida del &oner#idor !#e-

del -eríodo an#erior (es la definici'n de aria"le de es#ado). ;or el con#rario si el odo de #ra"a*o es el discon#inuo el sis#ea es de -rier orden -or5ue cual5uier ariaci'n en el alor edio de la corrien#e en la "o"ina duran#e un ciclo no re-ercu#ir$ en el siguien#e ciclo (-or5ue la "o"ina se descarga #o#alen#e duran#e el #ie-o uer#o).

1.3.1 C!%$l #! ' %#!&0!. ,n los circui#os reales con co-onen#es no ideales la #ensi'n de salida es una funci'n de las siguien#es aria"lesE #ensi'n de en#rada corrien#e de carga 8 caídas de #ensiones en los co-onen#es seiconduc#ores 8 resis#encias -ar$si#as. Ca #ensi'n de salida de la fuen#e de alien#aci'n se con#rola odificando el ciclo de #ra"a*o -ara co-ensar las ariaciones de la isa an#e ariaciones de las aria"les 8a encionadas. Cos sis#eas de con#rol realien#ados -ara fuen#es conu#adas de alien#aci'n co-aran la #ensi'n de la salida con una referencia 8 conier#en el error en un de#erinado alor de ciclo de #ra"a*o. ,s#e #i-o de con#rol se denoina con#rol en odo #ensi'n 8 coo 8a se ha encionado an#es solo #iene un la%o de realien#aci'n 5ue es#$ forado -orE un sensor de #ensi'n un a-lificador de error  co-ensado 8 un co-arador.

1.3., C!%$l #! ' '# c$$&#!%#  A -rinci-ios de la dcada de 10 los ingenieros -ro-usieron con una #cnica de regulador de conu#aci'n de ol#a*e al#erna#ia ca-a% de a"ordar las deficiencias del #odo de con#rol en odo de ol#a*e. enoinado con#rol en odo de corrien#e la #cnica deria la ra-a ;<= edian#e la adici'n de un segundo "ucle ca-a% de realien#ar la corrien#e del induc#or. ,s#a seal de re#roalien#aci'n cons#a de dos -ar#esE la corrien#e de ondulaci'n &A 8 el alor && o alor  -roedio de corrien#e del induc#or. Dna fora a-liada de la seal es dirigida a una en#rada del co-arador ;<= ien#ras 5ue el ol#a*e de error  confora la o#ra en#rada. Al igual 5ue con el #odo de con#rol en odo de ol#a*e el relo* del sis#ea de#erina la frecuencia de la seal ;<= (Bigura.2).

Figura 2 : Regulador de conmutación de control en modo de corriente. Aquí la rampa PWM se genera a partir de una señal derivada de la corriente del inductor de salida. (ortesía de !exas "nstruments#

,l con#rol en odo de corrien#e a"orda la res-ues#a len#a del con#rol en odo de ol#a*e de"ido a 5ue el induc#or de corrien#e se elea con una -endien#e de#erinada -or la diferencia en#re los ol#a*es de en#rada 8 salida 8 -or lo #an#o res-onde inedia#aen#e a los ca"ios de  ol#a*e en línea o de carga. Dna en#a*a adicional es 5ue el con#rol en odo de corrien#e eliina el inconenien#e de la ariaci'n de ganancia de "ucle con ol#a*e del #odo de con#rol en odo de ol#a*e. ;or o#ra -ar#e 8a 5ue en un circui#o de con#rol en odo de corrien#e el a-lificador de error dirige una corrien#e de salida en lugar del ol#a*e el efec#o del induc#or de salida so"re la res-ues#a del circui#o se reduce al ínio 8 se facili#a la co-ensaci'n. ,l circui#o #a"in exhi"e un a8or ancho de "anda de ganancia si se lo co-ara con un dis-osi#io de con#rol en odo de ol#a*e. Cas en#a*as adicionales del con#rol en odo corrien#e inclu8en la lii#aci'n inheren#e de corrien#e de -ulso -or -ulso al fi*ar el coando en el a-lificador de error 8 co-ar#ir la carga si-lificada cuando :l#i-les unidades de energía son u#ili%adas en -aralelo. uran#e un #ie-o el con#rol en odo corrien#e -arecía ha"er relegado al con#rol en odo de ol#a*e al -asado. !in e"argo a -esar de 5ue lle' un #ie-o descu"rirlos los ingenieros se -erca#aron de 5ue los reguladores de con#rol en odo corrien#e -resen#a"an #a"in sus -ro-ios re#os de diseo. Dno de los -rinci-ales inconenien#es es 5ue el an$lisis de circui#os es difícil de llear a ca"o -or5ue la #o-ología ac#ual del regulador inclu8e dos "ucles de re#roalien#aci'n. Dna segunda co-licaci'n es la ines#a"ilidad del "ucle de

con#rol Iin#eriorI (5ue #rans-or#a la seal de corrien#e del induc#or) en ciclos de #ra"a*o su-eriores al 60 -or cien#o. Dn re#o adicional se origina en el hecho de 5ue de"ido a 5ue el "ucle de con#rol se deria de la corrien#e de salida del induc#or las resonancias de la e#a-a de -o#encia -ueden in#roducir ruido en el "ucle de con#rol 3

in#erno.

Cii#ar el regulador de con#rol en odo corr ien#e a un ciclo de #ra"a*o inferior al 60 -or cien#o i-one serias lii#aciones al ol#a*e de en#rada del dis-osi#io. Afor#unadaen#e el -ro"lea de ines#a"ilidad -uede ser resuel#o al Iin8ec#arI una -e5uea can#idad de co-ensaci'n de -endien#e en el "ucle in#erior. ,s#a #cnica asegura un funcionaien#o es#a"le -ara #odos los alores del ciclo de #ra"a*o ;<=. Ca co-ensaci'n de -endien#e se o"#iene res#ando una onda de ol#a*e de dien#e de sierra (5ue funciona a la frecuencia de relo*) de la salida del a-lificador de error. Al#erna#iaen#e el ol#a*e de -endien#e de co-ensaci'n -uede ser  aadido direc#aen#e a la seal de corrien#e del induc#or (Bigura.3).

direc#a es decir 5ue el drain ha"r$ un -o#encial de 324 ol#ios. icho lo an#erior se -rocede a hallar la relaci'n en#re el -riario 8 el secundarioJ #oando en cuen#a los dos -riarios -oseen una relaci'n uni#aria. ,s#a relaci'n en#re el -riario 8 el secundaria es#a dad -orE

Vo n 2 =  D Vcc n 1

( ) Vo

n2 n1

Vcc

=

 D

=0.25

 F"#enida es#a relaci'n se -uede decir 5ue en el secundario dada la ecuaci'n

( )

v 2=VCC 

n2 n1

ha8 un ol#a*e de 40.6

ol#ios. ;or ende el #ransforador se de"e desarrollar 5ue se alien#e a 12 ol#ios a 0. a-erios con una salida de 60 ol#ios a 3.6 a-erios es#o #oando en cuen#a cual5uier so"re -ico de corrien#e 8 5ue el #ransforador -ueda en#regar la suficien#e energía.

!a"idos los -ar$e#ros del #ransforador se de"e #oar en cuen#a 5ue es#e #i-o de fuen#es -ara 5ue -erane%can es#a"les su ciclo :#il  de"e ser  enor al 609 -or lo #an#o se escogi' un du#8 del 39. Figura 3:  Regulador de control en modo de corriente con compensación de pendientes. (ortesía de !exas "nstruments#

AN5LISIS ;ara disear una forard de 16 ol#ios a 3 a-erios se de"e #ener en cuen#a 5ue coo cri#erio de diseo se de"e e-lear una "o"ina de 30uH con un condensador de salida de 47uB. ,n#endido es#o los dos -riarios se de"en alien#ar con 12 ol#ios & -roenien#es de la línea al#erna de 116 ol#ios A&0H%.  Ahora "ien se de"e #oar en cuen#a 5ue un #ie-o FBB el #erinal drain del osfe# se encuen#ra a dos eces && dado 5ue la corrien#e de la "o"ina agne#i%aci'n se sua con la corrien#e del segundo -riario del #ransforador  dado 5ue el diodo se encuen#ra en -olari%aci'n

oados en cuen#a es#os -ar$e#ros se de"e #oar en cuen#a el ol#a*e de la "o"ina de salida #an#o en un #ie-o FK coo FBB 8 a la es la corrien#e edia 8 $xia de es#a ;ara un #ie-o FK el ol#a*e en la "o"ina es igual aE Vl =Vcc

 n 2 n1

Vo=25.5 V 

−

L -ara un #ie-o Fff el ol#a*e en la "o"ina es igual al -resen#e en la carga es decir 16 ol#ios. Ca corrien#e edia de la "o"ina es igual a la corrien#e 5ue se -resen#a en la carga es decir 5ue la corrien#e en la "o"ina es igual a 16/6M 3 a-erios. ;ara sa"er la corrien#e $xia necesi#aos sa"er la ariaci'n de la corrien#e la cual es#$ dada -orE

∆iLx =

[ Vo ( 1

 D ) ] =0.22409  A  LxFs −

,l siguien#e es5uea -resen#ado ues#ra la conexi'n del sis#ea de con#rol -or edio de es#e in#egrado.

;or lo #an#o la corrien#e $xia en el induc#or es igual a la sua de la corrien#e edia $s la ariaci'n de la isa es decir 3.2241A. &a"e ader#ir 5ue es#a "o"ina de"e de*ar -asar 8 resis#ir $s de 3.6 a-erios 8 5ue cada uno de los diodos en el deanado secundario de"e aguan#ar un ol#a*e en inersa de 40.6 ol#ios. ;or :l#io es necesario decir 5ue un #ie-o FK la "o"ina del N-rier -riario N es ex-ues#a a una corrien#e lo 5ue genera en un #ie-o Fff una energía alacenada en es#a la cual de"e ser  desalo*ada es decir desagne#i%ar el n:cleo an#es de 5ue nuea en#e coience el ciclo -osi#io del ;<=. ;ara es#o se de"e calcular el $xio du#8 -osi"le en la fuen#e el cual es#$ dado -or la siguien#e ecuaci'nE 1

 Dmax≤ 1+

( ) n3 n1

= 0.5

F"#enido el $xio du#8 -osi"le se de"e #oar en cuen#a cuan#o #ie-o le #oa al -riario desagne#i%arse en el #ie-o Fff en donde es#e #ie-o es#$ dado -or la siguien#e ecuaci'nE

(

t o= DT  1 +

n3 n1

)

=15.2 uS

,s decir 5ue si el -eriodo de conu#aci'n es de 20u! 8 el #ie-o en 5ue el ;<= se encuen#ra en su niel al#o es de 7.u! el n:cleo -resen#ara una -e5uea sa#uraci'n dado los 2.u! 5ue no #iene el ;<= -ara alcan%ar la co-le#a desagne#i%acion -or lo 5ue el #ransforador  -uede -resen#ar un -e5ueo calen#aien#o. Hechos #odo el an$lisis -ara la forard en la%o a"ier#o se -rocedi' a anali%ar 8 o"#ener #odos da#os necesarios -ara la i-leen#aci'n del la%o cerrado. ,s#a i-leen#aci'n se desarroll' -or edio del in#egrado uc344 en donde es#e #iene la cualidad de -oder censar la corrien#e lo cual -eri#e in8ec#ar $s o enos seg:n el caso la corrien#e hacia la carga -or edio del error generado del ol#a*e de salida 8 el ol#a*e de referencia in#erno en el in#egrado

Figura 4: $istri%ución interna ircuito de ontrol.

;ara o"#ener los alores de resis#encias 8 ca-aci#ancias -er#inen#es a la e#a-a de con#rol es necesario hacer uso los las f'rulas 5ue "rindan las ho*as de da#os de los diferen#es fa"rican#es. Ca resis#encia de censado es o"#enida a -ar#ir de la siguien#e ex-resi'nE

 Rs=

1.0 V 

 Ipk 

onde O-? es la corrien#e -ico $xia 5ue es ca-a% de -ro-orcionar el sis#ea 8 la #ensi'n de un ol#io es e5uialen#e a un ol#a*e de referencia in#erno del in#egrado. ;ara el cual de la ecuaci'n an#erior se o"#uo 5ue RsM0.33 oh si #oaos O-?M3.6A ;os#erioren#e se -rosigui' a de#erinar el alor  de R#/&# 5ue son la resis#encia 8 el condensador  encargados de generar la ra-a -ara el ;<=. onde E

f  =

1.86

 RC 

;ara el cual RPM 6Qohs ;ar#iendo de la ex-resi'n an#erior se o-#o -or  definir R coo aria"le de 20? ohs 8 & coo un ca-aci#or fi*o de 1nf es#o con el fin de graduar el in#egrado a la frecuencia de resonancia deseada 60Qh%. Ca resis#encia de B" RB" se o"#uo de la siguien#e forula.

 Rfb=

Vo −2.5 V  0.5 uA

,s#a resis#encia se de#erina con el fin de eliinar  la dis#orsi'n 8 el ruido generado -or la realien#aci'n haciendo 5ue la #ensi'n en fora de -ulsos en el -in  salga -erfec#a garan#i%ando así una "uena conu#aci'n -ara el osfe#.

RESULTADOS ,n un -rier ins#an#e se siulo e i-leen#o la fuen#e forard en la%o a"ier#o coo o"*e#io del segundo la"ora#orio de elec#r'nica de -o#encia. Ca siguien#e iagen corres-onde a la siulaci'n de la forard en la%o a"ier#o.

Figura 7: !ensión de salida en la arga.

!e -uede o"serar 5ue la #ensi'n de salida es la es-erada -or lo #an#o es o"io decir 5ue en la carga se encuen#ran los #res a-erios re5ueridos. ,n la siguien#e iagen se ues#ra la corrien#e de salida de la carga.

Figura 5: &uente &or'ard implementada.

Ca cual se le i-leen#o un circui#o generador de ;<= con du#8 aria"le. Ca iagen ues#ra el generador del ;<=.

F"serada la corrien#e en la carga se -rocede a o"#ener la gr$fica de la -o#encia de salida -resen#e 8 disi-$ndose en la carga.

Figura 6: ircuito de control modo corriente. Figura 8: Potencia de salida en la carga.

ada la an#erior siulaci'n se o"#uieron los siguien#es da#os con res-ec#o al ol#a*e 8 corrien#e de salida 8 la #ensi'n en el secundario. ;riero se -rocedi' a o"serar la #ensi'n de salida en la carga.

;or :l#io se -rocedi' a o"serar la #ensi'n -resen#e en el secundario con el fin de o"serar la correc#a relaci'n del -riario con res-ec#o al secundario. Ca siguien#e iagen ues#ra el ol#a*e en el secundario.

graficas la #ensi'n corrien#e 8 -o#encia de salida. Ca siguien#e iagen ues#ra la #ensi'n de salida.

Figura : !ensión de salida en el ta%anado secundario.

&oo se -uede o"serar el ol#a*e en el secundario es corres-ondien#e a lo calculado en el an$lisis.  Ahora "ien se -rocede a siular la forard en la%o cerrado -or edio. Cas siguien#es i$genes ues#ran c'o se siulo la fuen#e en la%o cerrado.

Figura 1! y 11: onvertidor &or'ard completo con control modo corriente.

,n la -riera iagen se -uede o"serar la fuen#e forard en su #o-ología es#$ndar con un diisor de #ensi'n des-us de la carga 5ue a 16 ol#ios e sa5ue 2.6. 8a en la segunda iagen se -ude o"serar el circui#o de con#rol en donde el -ulso se llea a ga#e desde el -in J coo la -ar#e del oscilador es conec#ada al -in 4 -ara crear los -ulsos 8 coo la resis#encia Rs llea a #ierra al source 8 -or edio de es#a isa resis#encia se llea la corrien#e de censo. Cuego de la i-leen#aci'n en el sof#are de siulaci'n se -rocedido a o"#ener -or edio de

Figura 12: orriente en la carga con el lao de control.

eniendo una carga de 6 se -udo o"#ener una #ensi'n de salida de 16 ol#ios co-ro"ando el correc#o funcionaien#o del circui#o de con#rol 8 coo al ariar la carga la #ensi'n se an#iene fi*a.  Ahora se -rocede a o"#ener la corrien#e 8 -o#encia de salida.

Figura 13 y 14: Potencia ) tensión de salida en la carga con el lao de control.

F"#enidas es#as dos graficas se -udo dar cuen#a 5ue los re5ueriien#os -ara el segundo -arcial de elec#r'nica fueron cu-lidos al er en la carga 3S 8 disi-$ndose 46<. is#o los resul#ados siulados se -rocedi' a o"#ener los -r$c#icos. Ca siguien#e iagen ues#ra la i-leen#aci'n de la fuen#e forard en la%o a"ier#o en donde los -ulsos in8ec#ados al ga#e fueron o"#enidos -or edio del generador de funciones.

Figura 18: +alida de corriente en la carga lao a%ierto.

Figura 15: utiliado#.

ircuito en

proto%oard

(!rans*ormado

O-leen#ado el circui#o se -rocedi' a configurar  el generador de funciones -ara 5ue es#e en#regara un -ulso de 0 a 16 ol#ios a 60QH% con un ciclo :#il del 39. Ca siguien#e iagen ues#ra el ;<= ca-#ado -or el oscilosco-io.

F"#enidos #odos los resul#ados de la fuen#e en la%o a"ier#o se -rocedio a reali%ar el circui#o de con#rol el cual -eri#ia el censado de corrien#e -ara asi con res-ec#o al error de ol#a*e andar o no corrien#e a la carga. Ca siguien#es iagenes ues#ran la forard con el circui#o de con#rol.

Figura 16: Pulsos de salida.

&oo se -uede o"serar en la an#erior iagen el ;<= -resen#a 20us de -eriodo es decir 60QH% de frecuencia con un du#8 del 409. La o"#enido el ;<= se -rocedi' a in8ec#arlo al ga#e 8 o"sera la #ensi'n 8 corrien#e de salida en la carga. Ca siguien#e iagen ues#ra la #ensi'n de salida en la carga de 6 ca-#ada -or el oscilosco-io.

Figura 17: +alida de tensión en lao a%ierto con carga.

!e -uede a-reciar coo en la carga se crea una diferencia de -o#encial de 16 ol#ios $xio con el res-ec#io ri%ado calculado. is#o el ol#a*e se -rocedi' a o"#ener la lec#ura del #es#er so"re la corrien#e en la carga. Ca siguien#e iagen ues#ra la corrien#e en la carga.

Figura 1 y 2!: ircuito en proto%oard.

Cas an#eriores i$genes ues#ran el circui#o en donde el ga#e se le es in8ec#ado el ;<= desde el -in  -or edio de una resis#encia de 1. A la e% se -uede o"serar coo el source es lleado a #ierra -or edio de una resis#encia Rs la cual es conec#ada al -in 3 donde censa la corrien#e. ;os#erioren#e se ca-#' el ;<= generado -or el in#egrado desde el -in  -or edio del oscilosco-io.

Figura 23: !ensión de +alida en lao cerrado.

F"#enida es#a iagen se -uede o"serar 5ue la #ensi'n de salida es de 16.1 ol#ios R=!. Ahora se -rocede a o"#ener la corrien#e en la carga. Ca siguien#e iagen ues#ra la corrien#e en la carga ca-#ada -or la -in%a a-erie#rica.

Figura 21: Pulsos de salida con lao cerrado salida del  ,.

ada la iagen eos 5ue el in#egrado genera un ;<= de 47QH% de frecuencia con un du#8 del 409 con una agni#ud de 21. ol#ios lo cual resul#o :#il -ara 5ue el osfe# -udiera conu#ar. La o"#enido el ;<= de in#egrado ios c'o se genera"a la ra-a del -in 3 la cual se genera cuando el in#egrado censa la corrien#e. Ca siguien#e iagen ues#ra la seal en el -in 3.

Figura 24: orriente de salida en lao cerrado.

Ca iagen an#erior ues#ra coo -or la carga flu8en 2.7 a-erios a 16.1 ol#ios.

C!cl+&!# •

Figura 22: Rampa del sensado de corriente presente en el pin - del integrado.

&oo se -udo o"serar en la iagen se e coo el circui#o de con#rol es#$ censando la corrien#e.  Ahora "ien se -rocede a cerrar el la%o de ol#a*e i-leen#ando un diisor de #ensi'n en la salida -ara sacar 2.6 ol#ios a 16 ol#ios. &errado el la%o an#erior se -rocedi' a #oar la #ensi'n 8 corrien#e de la carga de 6. Ca siguien#e iagen ues#ra la #ensi'n en la carga ca-#ada -or  el oscilosco-io.

•

&on res-ec#o a la fuen#e forard de la%o a"ier#o se ad5uiri' el conociien#o 5ue el osfe# se -olari%a con un ol#a*e de 10 en adelan#e con el fin de 5ue es#e coience a conu#ar. ,s#e eleen#o 8a conu#ando se o"ser' 5ue la #ensi'n de salida es#$ direc#aen#e relacionada con el ciclo :#il 8 la relaci'n 5ue -resen#a el -riario con el secundario. is#a es#a relaci'n se o"ser' 5ue la corrien#e $xia de salida fue de 2.7A dado 5ue a la hora de hacer el #ransforador se hi%o con una corrien#e $xia de 3A lo cual resul#o inde"ido

-or 5ue la corrien#e $xia en el induc#or es de 3.2A.

BIBLIOGRAFIA 617.  KAOFKAC !,=O&FKD&FR Regula#ing -ulse

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•

!e -udo a-reciar 5ue al so"re-asar un ciclo :#il del 609 el #ransforador se coien%a a calen#ar de"ido a 5ue el n:cleo no se alcan%a a desagne#i%ar 8 es#o genera su sa#uraci'n generando en ocasiones el dao del osfe#. ;or ul#io a enor frecuencia a8or niel de ri%ado en la #ensi'n de la carga. &on res-ec#o a la fuen#e forard con el circui#o de con#rol se -udo o"serar  c'o se genera"a la ra-a la cual descri"ía coo el ol#a*e de error 8 la corrien#e se in#erce-#a"an generando una ra-a cada e% 5ue es#as conergían. !e a-reci' coo el ciclo :#il al re#irar el ol#a*e de re#ro alien#aci'n no #uo ca"io dado 5ue es#e ol#a*e no se -udo referenciar "ien -ues#o 5ue la #ierra del secundario era diferen#e del -riario 8 el circui#o de con#rol se referencia"a con la #ierra del -riarioJ -or lo 5ue sie-re en el -in 2 eía cero ol#ios haciendo es#o el ciclo :#il cons#an#e.

id#h odula#or. Ten líneaU.

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697. ,C,&RFKO&A , ;F,K&OA aniel <. Har# &oner#idores de ensi'n &oner#idor Borard Y230232Z ,di#orial ;ren#ice hall2001

6:7. DKO,R!OA RFORA O OR[OCO W e-ar#aen#o •

•

!e -udo concluir 5ue es de sua i-or#ancia 5ue el n:cleo del #ransforador se desagne#ice 8 5ue es#e #ie-o 5ue re5uiere se #oe en cuen#e -ara no -resen#ar so"re calen#aien#os. ,n el caso de es#a fuen#e #uo un ciclo :#il de 39 con una frecuencia de 60QH%J lo 5ue resul#a un #ie-o en FK de 7.u! 8 16.2u! -ara desagne#i%arse el n:cleo lo cual significa en #o#al 22.u! en un -eriodo de 20u! es decir 5ue le fal#aron 2.u! -ara desagne#i%arse correc#aen#e.

;or :l#io el in#egrado u#ili%ado -ara el circui#o de con#rol -oseía un ciclo :#il $xio del 609 lo cual resul#o conenien#e -ara 5ue la fuen#e no se deses#a"ili%ara.

de ingeniería elec#r'nica elc#rica 8 au#o$#ica W O-leen#aci'n coner#idor &&&& Borard con fil#ro de en#rada 8 con#rol ro"us#o de la #ensi'n de salida Ten líneaU Vh##-E//iie.fing.edu.u8/ense/asign/el-o#1/dcdc.-dfP T

687.h##-E//.de-eca.uah.es/de-eca/re-osi#orio/asigna# uras/20034/dcdc+a+forard.-df

6;7.h##-sE//.google.co.co/search\ 5Mda#ashee#]uc344^es-M2^"iM1242^"ihM66^sour  ceMlns^#"Misch^saM_^eiM3e?3c_2F4osA_;h44 &g^edM0&AL`+ADoA`igrcM+ 

61<7. exas Ons#ruen#s A--lica#ion Ko#e iseo de coner#idor h##-E//.#i.co/li#/an/slua143/slua143.-df.

Borard