cap convertidor cc-cc buck

7/17/2019 Cap Convertidor Cc-cc Buck

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L. Salazar (Ph.D.)Electronica de Potencia 106/10/2014

II Parte Programa

CONVERTIDORES DE CONMUTACIÓN FORZADA




Utilizan Transistores como elemento conmutador:BJT, IGBT, MOSFET

CC-CC, chopper

CC-CA, inversores

CA-CC, rectificadores conmutadosCA-CA, convertidores de frecuencia




CONVERTIDORES DC DC

SIN TRANSFORMADOR

CON TRANSFORMADOR

SOLO 1 SW

MAS DE 1 SW

UN CUADRANTE DE OPERACIÓN

MAS DE UN CUADRANTE DE OPERACIÓN




sV

CE V

L R

L

i

0V

sV

L R 0

V

Regulador Lineal Basico

Un regulador de voltaje lineal emplea transistores que se operanen región activa para regular el voltaje de salida

La operación en región activa se puede representar comouna resistencia variable que se cambia para regular el voltaje

Como resultado la eficiencia de conversión es baja debido aLa disipación de potencia en la resistencia variable




Regulador lineal vs conmutado

Regulador lineal: Operación continua

Regulador conmutado: Operación conmutada




Convertidor CC-CC Conmutado

sV

L R

0V

L

R 0V

sV

Cerrado Abierto

0DT T

S V

0v

T D)1(

t

Convertidor CC-CC

basico conmutado Equivalente de

Conmutacion

Tension de Salida

Perdida de potencia nula Alta eficiencia de conversión!




PRINCIPIO DE CONVERSIÓN

La componente continua se controla ajustando el ciclo de trabajo D, que es lafracción del periodo en la que el interruptor esta cerrado.

f t T

t t t

t D conduccionconduccion

corteconduccion

conduccion

T DT

S S DV dt V T

dt t vT

V 0 0

00 1)(1




ESTRUCTURA BÁSICA, CELDA PWM

+ +

+

- -

-Vac

A C

P

Vcp

Ia

Ip

Ic

Vap

Puerta de Corriente

Puerta

de

Voltaje

Puerta

de

Corriente

Tres puertas de conexión seis posibles convertidores CC CC básicos




TIPOS BÁSICOS DE CONVERTIDORES CC-CC

Buck

Boost Sepic

Buck - Boost

Cuk

Zeta




Suposiciones para el análisis El circuito opera en régimen permanente

La corriente en la bobina es permanente (siempre

positiva) El valor del condensador es muy grande y la tensión de

salida se mantiene constante para una entrada dada

El periodo de conmutación es T;el interruptor estará

cerrado un tiempo DT, y abierto el resto del tiempo (1-D)T

ANÁLISIS DE CONVERTIDORES CC-CC




S V

Lv

X v

Li C i Ri

0V

CONVERTIDOR CC-CC REDUCTOR (BUCK)




Circuito equivalente cuando elinterruptor esta cerrado S

V

S x V v

0V V v

S L

0V

S V

0 x

v

0V v

L

0V

CONVERTIDOR REDUCTOR

Circuito equivalente cuando elinterruptor esta abierto




Formas de onda


DT T

max I

min I

R I L

i 0

V V S

0V

t

A1

A2Corriente en la Bobina

Voltaje en la Bobina Li

C i

t

Corriente en el condensador

A1=A2 en estado estable




La corriente de la bobina es periódica

)()( t iT t i L L

T t

t

L L d v

T V 0)(

1

La tensión media en la bobina es cero

SUPOSICIONES PARA SIMPLIFICAR EL ANÁLISIS

T t

t

cC d i

T I 0)(

1

La corriente media en el condensador es cero

).......(

).........(

0

0

real perdidas P P

ideal P P

S

S

La potencia entregada por la fuente es igual a la suministrada a la carga,cuando los componentes no son ideales la fuente produce perdidas




Análisis con el interruptor cerrado

DT L

V V i

L

V V

DT

i

t

i

dt

di

L

V V

dt

di

dt

di LV V v

S cerrado L

S L L L

S L

L

S L

)()( 0

0

0

0


S V

S x V v

0V V v

S L

0V

DT T

max I

min I

R I L

i




Análisis con el interruptor abierto

)1()(

)1(

0

0

0

0

T D L

V i

L

V

T D

i

t

i

L

V

dt

di

dt

di LV v

abierto L

L L

L

L

L


DT T

max I

min I R

I Li

S

V

0

xv

0V v

L

0V




La operación en régimen permanente significa que lacorriente de la bobina es la misma al final y al principiode cada ciclo de conmutación.

DV V

T D L

V DT

L

V V

ii

S

S

abierto Lcerrado L

0

0

00

:VDespejando

0)1(

anterioresecuacioneslasUtilizando

0)()(





La corriente media en la bobina debe ser igual ala corriente media en la carga, porque la

corriente media en el condensador debe sernula en régimen permanente

R

V

I I R L

0





Calculo de corriente máxima y mínima en la bobina

Lf D

RV T D

LV

RV

i I I L L

2)1(1)1(

21

2

000

max


Lf

D

RV T D

L

V

R

V I

i I I L L

2

)1(1)1(2

1

2

000

min

min

f es la frecuencia de conmutación

DT T

max I

min I

R I L

i




Rizado del voltaje de salida

C

QV

V C Q

CV Q

iii R LC

0

0

0

capacidadde

definicionlaAplicando





C i

t

Q

2

T

2

Li

0V

0v

0V

t


C

iT

C

QV

iT iT Q

L

L L

8

obtenemosqueloCon

8222

1

0

La variación de la carga, es el área del triangulo

situado sobre el eje del tiempo, en la fig




Sustituyendo tenemos:

salidadercondensadoelen p- prizadodevoltajeelesVDonde

8

)1()1(

8

0

2

000

LCf

DV D

Lf

V

C

T V


Li

0V

0v

0V

t




Expresando el rizado en el voltaje del condensador como una fracción de latensión de salida:

2

0

0

8

1

LCf

D

V

V


Lf

D R

I

I

L

L )1(

También para el rizado de la corriente en la bobina conI o=I L y vo=IoR

Las expresiones anteriores permiten diseñar el filtro L C de salida




Como los componentes del convertidor son ideales, lapotencia entregada por el generador debe ser igual ala absorbida por la carga

0

0

00

0

I

I

V

V

I V I V

P P

S

S

S S

S


cap convertidor cc-cc buck

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