sistemas de alimentación universidad de oviedo Área de tecnología electrónica ate univ. de...

Sistemas de alimentación

Universidad de Oviedo

Área de Tecnología Electrónica

ATE Univ. de Oviedo SISAL001.00

¿Qué es un Sistema de Alimentación ?

+ Sistema de

Alimentación

Fuente primaria de energía eléctrica

Carga

(sistema electrónico)


Múltiples cargas (multisalida)

+ Sistema de

Alimentación

Fuente primaria de energía eléctrica Carga1 a V1

Carga2 a V2

Carga3 a V3


Múltiples cargas y fuentes

+

+

Sistema de

Alimentación

Fuenteprimaria1 a V1

Carga1 a V1

Carga2 a V2

Carga3 a V3

Fuenteprimaria2 a V2

-


Arquitectura de convertidores

Carga3 a V3

Carga1 a V1

Carga2 a V2

Fuente1

Fuente2

+

+

-Sistema de

Alimentación

Bus

Convertidor1

(CA/CC)

Convertidor2

(CC/CC

bidirec.)

Convertidor3

(CC/CC)

Convertidor4

(CC/CC)


Fuentes primarias de Corriente Alterna (CA)

Fuentesprimarias

Frecuencia Tensiones

Red Europea 50Hz 220, 230V (175-265V)

Red Amer./Jap. 60, 50Hz 110, 100V (85-135V)

Red Universal 50-60Hz 110-230V (85-265V)

Red Avionica 400Hz 115V (80-165V)


Fuentes primarias de Corriente Continua (CC)

Fuentesprimarias

Tensión / celda Tensiones

Baterías

Pb-ácido

2V(1,75-2,6V)

12-24-48V

Baterías

Ni-Cd

1,2V(1,05-1,35V)

2,4-6-12V

Baterías

Ni-Metal H

1,2V(1,05-1,35V)

2,4-6-12V

BateríasTérmicas

1,87V(1,2-2,07V)

28V

Panel solar 0-0,6VVpmax=0,45V

Variable


Tipos de cargas electrónicas

Tipo Tensiones

Circuitos digitales 5V 3,3V (¿2,7V 1,5V?)

Circuitos analógicos +15V -15V 9V 12V

Circuitos de RF 6V 12V

Baterías 2,4V 6V 12V 24V 48V

Accesorios (ventilador) 12V


Ejemplo de arquitectura (I)

5V cc

3,3V cc

15V cc

Batería48V

Convertidor1(CA/CC)

Convertidor2(CC/CC)

Convertidor3(CC/CC)

Convertidor4(CC/CC)

Convertidor5(CC/CC)

+

-

Red de alterna

+

Sistema de Alimentación usado en centrales telefónicas


Ejemplo de arquitectura (II)

Convertidor1

(CA/CC)

Convertidor2

(CC/CC)

Convertidor3

(CC/CC)

Convertidor4

(CC/CA)

+

-

115 V ca, 400Hz

28 V cc

Generador (turbina)

Baterías

Sistema de Alimentación

usado en aviónica

Generador Auxiliar

(en tierra)ATE Univ. de Oviedo SISAL010.00

Convertidores en los sistemas de alimentación

Convertidores CA/CC•Con alto contenido de armónicos de baja frecuencia.•Con bajo contenido de armónicos de baja frecuencia.

Convertidores CC/CC•Convertidores conmutados.•Convertidores lineales

Convertidores CC/CA


Carga

Realimentación

Convertidores CC/CC basados en reguladores lineales (I)

Idea básica


Convertidores CC/CC basados en reguladores lineales (II)

Realización física

Carga

Realimentación


Convertidores CC/CC basados en reguladores lineales (III)

Cálculo del rendimiento

Vg

VT

VO

+

+ -

-

Ig

IR Ig

= (VO·IR) / (Vg·Ig)

VO / Vg

IR

El rendimiento depende de la tensión de entrada.

El convertidor sólo puede reducir la tensión de entrada.


Sistemas basados en reguladores lineales

RedCA

Carga1

+5V

Carga2

+15V

Carga3

-15V

Transformador de baja frecuencia Rectificadores Reguladores Lineales


Sistema de alimentación basado en reguladores lineales

Pocos componentes.

Robustos

Sin generación de EMI

Pesados y voluminosos

Bajo rendimiento


Convertidores CC/CC conmutados (I)Idea básica

Carga

Regulador lineal

Vg

Carga

PWM VO

+

-

VOVg

t

Regulador conmutado


Convertidores CC/CC conmutados (II)Filtrando la tensión sobre la carga

Vg

PWM VO

+

-VO

Vg

tVFVg

t

VO

Filtro

pasa-

bajosVg

VO

+

-VF

+

-


Convertidores CC/CC conmutados (III)¿Se puede usar un filtro “C”?

VFVg

t

VO

Filtro

pasa-

bajosVg VO

+

-

VF

+

- Vg

VO

+

-

Vg

t

VO

NO se puedeNO se puede


Convertidores CC/CC conmutados (IV)¿Se puede usar un filtro “LC” sin más?

Vg

VO

+

-

porque interrumpe bruscamente la corriente en la bobina

iL

Filtro

pasa-

bajosVg VO

+

-

VF

+

-

NO se puedeNO se puede


Convertidores CC/CC conmutados (V)El primer convertidor básico:

El convertidor REDUCTOR (Buck)

este diodo soluciona los problemas

Filtro

pasa-

bajosVg VO

+

-

VF

+

- Vg VO

+

-

VF

+

-

VFVg

t

VO


Análisis del convertidor reductor (Buck) (I) Hipótesis del análisis:

• La tensión de salida no varía en un ciclo de conmutación.

• La corriente en la bobina no llega a valer nunca cero (modo continuo de conducción).

Td·T

t

t

t

t

iS

iD

iL

Mando

iSiL

iDVg

VO

iD= iL

VO-+

iS= iL

Vg VO

+-

Durante d·T

Durante (1-d)·TATE Univ. de Oviedo SISAL022.00

Análisis del convertidor reductor (II)

¿Cómo calcular la relación entre variables eléctricas?

Para ello, vamos a recordar dos propiedades de las bobinas y de los condensadores en circuitos que estén en régimen permanente:

• La tensión media en una bobina es nula.

• La corriente media en un condensador es nula.

En caso contrario, crecería indefinidamente la corriente en la bobina y la tensión en el condensador (incompatible con el régimen permanente).

+

-

Circuito en

régimen

permanente

vL = 0

iC = 0


Análisis del convertidor reductor (III)

Frecuentemente, cuando se opera en “modo continuo de conducción”, la forma de onda de tensión en la bobina es rectangular “suma de productos voltios·segundos = 0”

+

-

Circuito en

régimen

permanentevL = 0

iL

Td·T

t

t

iL

Mando

vL

t-

+

Áreas iguales


Análisis del convertidor reductor (IV)

• Aplicación del balance “suma de productos voltios·segundos = 0”

Td·T

t

t

iL

Mando

vL

t-

+Vg- VO

IO

- VO

(Vg- VO)·d·T - VO·(1-d)·T = 0 VO = d·Vg

• Corriente media nula por el condensador

+ -vL = 0

Vg

IO VO

+

-

iL

iC = 0 R

iL = IO = VO/RATE Univ. de Oviedo SISAL025.00

Análisis del convertidor reductor (V)

• Aplicación del balance de potencias

iS = IO·VO/Vg iS = IO·d

• Corriente media por el diodo

iD = iL - iS iD = IO·(1-d)

vS max = vD max = Vg

VO

+

-

Vg

IO

R

iS

iL

iD

+ -vS

vD

+

-

•Tensiones máximas

Td·T

t

t

iS

iD

iS

iD


Análisis del convertidor reductor (VI) Otra forma de razonar (I):

+ -vL = 0

VgVO

+

-RvD

+

-

vD = d·Vg

vDVg

t

vD

Td·T

vD = vL + VO vD = vL + VO = VO

Luego: VO = d·Vg


Análisis del convertidor reductor (VII) Otra forma de razonar (II):

VO = Vg·d

IO = ig/d

Transformador ideal de continua

VgVO

+

-

R

IOig

1 : d

Esta forma de razonar es válida para cualquier convertidor no disipativo (combiando la relación de transformación).


¿Es posible encontrar un convertidor que eleve tensión? (I)

Partimos del convertidor reductor:

Vg

VO

Controlado por el mando

Incontrolado

VgR VO

Convertidor reductor

VgVO

d1-d

Flujo de potenciaATE Univ. de Oviedo SISAL029.00

¿Es posible encontrar un convertidor que eleve tensión? (II)

VgVO

d

1-d

Flujo de potencia Vg VO

Flujo de potencia

VO Vg

d 1-d

1-d d

VgdEste interruptor tiene que ser el controlado por el mando. Si no fuera así, habría un corto circuito permanente

Reductor

Otro convertidor

Cambiamos las V


¿Es posible encontrar un convertidor que eleve tensión? (III)

VO

Flujo de potencia

Vg

1-d

d

Flujo de potencia

Vg

VOd

1-d

Cambiamos la forma de dibujar el circuito

Vg VO

Convertidor ELEVADOR (Boost)ATE Univ. de Oviedo SISAL031.00

El convertidor reductor frente al elevador

vS max = vD max = Vg vS max = vD max = VO

VO = Vg·d VO = Vg/(1-d)

Vg VO

VO Vg

d 1-d1-d d

VO<Vg VO>Vg

Modificaciones

Vg

VO

Reductor

vD

+

-

+ -vS

VgVO

Elevador

vD +-

+

-vS

Siempre VO<Vg Siempre VO>Vg


Análisis del conv. elevador (Boost) (En modo continuo de conducción)

Durante d·TiL= iD

Vg VO

+-

Durante (1-d)·T

iL iD

iSVg

VO

iL= iS

Vg

• Balance voltios·segundos

Vg·d·T+(Vg-VO)·(1-d)·T = 0

VO = Vg/(1-d)

R

IO

• Balance de potencias

iL = IO·VO/Vg iS = iL·d

iD = iL·(1-d)T

d·Tt

t

t

t

iS

iD

iL

Mando

iL

iS

iD


El cortocircuito y la sobrecarga en el convertidor elevador

VgR

Este camino de circulación de corriente no puede interrumpirse actuando sobre el transistor. El convertidor no se puede proteger de esta forma.


¿Es posible encontrar un convertidor que pueda reducir y elevar? (I)

dd

1-d

1-d

Reductor Elevador

Vo

+

-Vi

+

-Vg

VO/Vg = (VO/Vi )·(Vi/Vg ) = d/(1-d)

1-d

d

d

1-d

Vg VOVg

VO


¿Es posible encontrar un convertidor que pueda reducir y elevar? (II)

1-d

d

d

1-d

Vg

VO

A BDurante

d·T

Durante(1-d)·T

¿Es posible agrupar interruptores?Basta invertir el terminal común (masa) en el subcircuito de (1-d)T

Vg

A B

VO-+

A B


¿Es posible encontrar un convertidor que pueda reducir y elevar? (III)

Duranted·T

Durante(1-d)·TVO

-+

AB

Vg

A B

1-dd

Vg

VO

A

B


El convertidor reductor-elevador (buck-boost) (I)

1-dd

Vg

VO

+ -vD

Vg·d·T - VO·(1-d)·T = 0 VO = Vg·d/(1-d)• Balance voltios·segundos

vS max = vD max = Vg+VO= Vg/(1-d)• Tensiones máximas

VO

+

-

Vg R

+ -vS

vL

+

-


El convertidor reductor-elevador (II)

VO

+

-

Vg

IO

RiL

iDiS

• Balance de potencias

iS = IO·VO/Vg iS = IO·d/(1-d)

• Corriente media por el diodo

iD = IO = VO/R

• Corriente media por la bobina

iL = iD + iS iL = IO/(1-d)T

d·Tt

t

t

t

iS

iD

iL

Mando

iL

iS

iD


TB1

TB2

TC1

TC2

d1-d

TS1 TD1

TL1

TS1

TD1

TL1

TS1

TD1TL1

Reductor

Reductor-elevador

Elevador

Otra forma de generar los convertidores básicos


Comparando reductor y reductor-elevador

Reductor

50V100V

2A1A (medios)

S D

L

100W

vS max = vD max = 100V

iS=1A iD=1A iL=2A

VAS = 100VA VAD = 100VA

Reductor-elevador

50V

2A

100V

1A (medios)

S

D

L100W


iS=1A iD=2A iL=3A


Las solicitaciones eléctricas en el reductor-elevador son mayores


Comparando elevador y reductor-elevador

Elevador

50V25V

2A4A (medios)

SDL

100W

vS max =vD max = 50V

iS=2A iD=2A iL=4A


Reductor-elevador

50V

2A

25V

4A (medios)

S

D

L100W


iS=4A iD=2A iL=6A


Las solicitaciones eléctricas en el reductor-elevador son mayores


El modo de conducción en los tres convertidores básicos (I)

(sólo una bobina y un diodo)

Convertidor

con 1 bobina

y 1 diodo

IO

iL

R VO

+

-Vg

iL = IO/(1-d) (elevador y reductor-elevador)

iL = IO (reductor)

Td·T

t

t

iL

Mando

iL

El valor medio de iL depende de IO:


El modo de conducción en los tres convertidores básicos (II)

• Al variar IO varía el valor medio de iL

• Al variar IO no varían las pendientes de iL (dependen de Vg y de VO) t

t

iL iL

iL iL

iL iL

t

R1

Rcrit > R2

R2 > R1 Todos los casos corresponden al llamado “modo continuo de conducción” (mcc), en el que es válido todo lo estudiado

Este es el caso crítico


El modo de conducción en los tres convertidores básicos (III)

t

t

iL

iL

Rcrit

t

R3 > Rcrit iL

iL

iL iL

R3 > Rcrit

Sigue el modo continuo

Modo discontinuo

¿Qué pasa si R > Rcrit ?


Comparación de la tensión de salida en ambos modos de conducción

Recuérdese: Al variar IO varía el valor medio de iL

t

iL iL

iL iL

t

R = Rcrit

R < Rcrit

iL iL

t

R > Rcrit

Con parte negativa (modo continuo a baja carga), la tensión de salida sería la calculada en modo continuo. Cuando estamos en discontinuo no existe la parte negativa, lo que causa que la corriente media en la bobina crezca y por tanto lo haga la corriente y la tensión de salida.


Nos acercamos a las condiciones críticas (y por tanto al modo discontinuo) si:

t

t

iL

t

iL

iL

• Bajamos el valor de las bobinas (aumentan las pendientes)

• Bajamos el valor de la frecuencia (aumentan los tiempos en los que la corriente está subiendo o bajando)

• Aumentamos el valor de la resistencia de carga (disminuye el valor medio de la corriente por la bobina)


Existen 3 estados distintos:

• Conduce el transistor (d·T)

• Conduce el diodo (d’·T)

• No conduce ninguno (1-d-d’)·T

tiL

Mando

t

iL

vL

T

d·Tt

d’·T

+-

iD

t

iD Ejemplo

VOVg

VOVg

VgVO

VOVg

(d·T) (1-d-d’)·T(d’·T)

Modo discontinuo de conducción

VO

Vg


VOVg

(d·T)

VOVg

(d’·T)

Vg = L·iLmax/(d·T)

iL

t

iL

vL

T

d·Tt

d’·T

+-

iD

t

iD

VO

Vg

iLmax

iLmax

Relación de transformación M=VO/ Vg :

M =d/(k)1/2 , siendo: k =2·L / (R·T)

Relación de transformación en modo discontinuo (en el reductor-elevador)

VO = L·iLmax/(d’·T)

iD = iLmax·d’/2

iD = VO/R


• Relación de transformación en discontinuo, M:

M = d / (k)1/2 , siendo: k = 2·L / (R·T)

• Relación de transformación en continuo, N:

N = d / (1-d)

• En la frontera: M = N, R = Rcrit , k = kcrit

kcrit = (1-d)2

• Modo continuo: k > kcrit

• Modo discontinuo: k < kcrit

Frontera entre modos de conducción (en el reductor-elevador)

t

iL

iL

Rcrit


N = d

2M =

1 + 1 + 4·k

d2

kcrit = (1-d)

kcrit max = 1

dM =

k

dN =

1-d

kcrit = (1-d)2

kcrit max = 1

2M =

1 + 1 + 4·d2

k

1N =

1-d

kcrit = d(1-d)2

kcrit max = 4/27

Reductor Reductor-elevador

Elevador

Extensión a otros convertidores


Incorporación de aislamiento galvánico al convertidor reductor (I)

No vale porque el transformador no se desmagnetiza

Lm


Incorporación de aislamiento galvánico al convertidor reductor (II)

No vale porque el transformador se desmagnetiza instantaneamente (sobretensión infinita)

Lm

D2

D1


Incorporación de aislamiento galvánico al convertidor reductor (III)

Esta es la solución

Lm

Dipolo de tensión constante


Operación en régimen permanente de un elemento magnético con dos devanados

Circuito en régimen

permanente

n1 : n2

v1 v2

+

-

+

-

(vi /ni) = 0

vi = ni · d/dt

= B - A = (vi/ni)·dtB

A

Ley de faraday:

En régimen permanente:

()en un periodo= 0Luego:

Si se excita el elemento magnético con ondas cuadradas:

“suma de productos (voltios/espiras)·segundos = 0”ATE Univ. de Oviedo SISAL055.00

Operación en régimen permanente de un elemento magnético con varios devanados: ejemplo

“Suma de productos (voltios/espiras)·segundos = 0”

(V1/n1)·d1·T - (V2/n2)·d2·T = 0 d2 = d1·n2·V1/(n1·V2)

tvi/ni

T

d1·Tt

d2·T

+-

V1/n1

max

V2/n2

Para asegurar la desmagnetización: d2 < 1 - d1

V1

V2

n2

n1


El convertidor directo (forward) (I)

Vg n2

n1

Desmagnetización basada en la tensión de entrada

V1 = V2 = Vg

Teniendo en cuenta:

d’ = d·n2/n1 d’ < 1 - d

obtenemos:

d < n1/(n1 + n2) dmax = n1/(n1 + n2)

V1

V2

n2

n1


El convertidor directo (II)

VO

n2:n3

n1

+

-vD2

vS

+

-

vD1

+

-Vg

vS max = Vg+Vg·n1/n2 = Vg/(1-dmax)

vD1 max = Vg·n3/n1

vD2 max = Vg·n3/n2

dmax = n1/(n1 + n2)

Vg·n3/n1 VO

+-

Durante d·T

VO-+

Durante (1-d)·TVO = d·Vg·n3/n1 (en modo continuo)


El convertidor directo (III)iD2

VOVg n2:n3

n1

iS

iL

iD1

iD3iO

iD2·n3/n1

Td·T

tMando

t

iL iO

d’·T

iD3

iD2

iD1

iS

t

t

t

t

iD2 = IO·d iD1 = IO·(1-d)

im = Vg·T·d2/(2·Lm) (ref. al primario)

iS = IO·d·n3/n1 + im iD3 = im


Comparando reductor y directo

Reductor

50V100V

2A1A (medios)

S D

L

100W

vS max=vD max=100V

iS=1A iD=1A iL=2A

VAS=100VA VAD=100VA

VAS = 200VA VAD = 100VA Mayor VS max en el directo

Directo

50V

2A

100V

1A (medios)

SD1

L

100W1 : 1:1

D2D3

vS max=200V

iS=1A iD1= iD2=1A

vD1 max= vD2 max= 100V

iL=2A


Variación de VgvD2

VO

n2:n3

n1

+

-

vS

+

-

vD1

+

-Vg

t

vi/ni

t+-

Vg/n1

max

Vg/n2

Alta Vg

t

vi/ni

t+-

Vg/n1

max

Vg/n2Baja Vg

t

vi/ni

t+-

Vg/n1

max

Vg/n’2

Mejores tensiones máximas


¿Existen otras formas de desmagnetizar el transformador?

t

vi/ni

t+-

Vg/n1

max

VC/n1

Enclavamiento RCD(RCD clamp)

Mal rendimiento

Integración de parásitos

Útil para rect. sinc. autoexc.

VC

Vg

Lm

LdVg


Otras formas de desmagnetizar el transformador: Desmagnetización resonante

Pequeña variación de Vg



vT

t+-

(Resonant reset)vT

+

-Vg

Lm

LdVg


t

vi/ni

t+-

Vg/n1

VC/n1

Dos transistores



Flujo sin nivel de continua

Otras formas de desmagnetizar el transformador: Enclavamiento activo

(Active clamp)

VC = Vg·d/(1-d)

VC

Vg

Lm

LdVg


Dos transistores

Bajas tensiones en los semiconductores

Otras formas de desmagn. el transf.: Convertidor directo con dos transistores

t

vi/ni

t+-

Vg/n1

max

Vg/n1

dmax = 0.5

VO = d·Vg·n2/n1 (en modo continuo)

vS1 max = vS2 max = Vg

vD1 max = vD2 max = Vg

vD3 max = vD4 max = Vg·n2/n1

Vg

n1 : n2

S1D4

D3

D1

D2

S2

VO


Incorporación de aislamiento galvánico al convertidor reductor-elevador (I)

Es muy sencillo incorporar aislamiento galvánico


Incorporación de aislamiento galvánico al convertidor reductor-elevador (II)

La bobina y el transformador pueden integrarse en un único dispositivo magnético. Dicho dispositivo magnético se calcula como una bobina, no como un transformado.

• Debe almacenar energía.

• Normalmente tiene entrehierro


El convertidor de retroceso o convertidor indirecto (flyback)

VO

+

-

vS

+

-

Vg

+

-vD

n1 n2

“Suma de productos (voltios/espiras)·segundos = 0”

d·T·Vg/n1 - (1-d)·T·VO/n2 = 0

VO = Vg·(n2/n1)·d/(1-d)

vD max = Vg·n2/n1 + VO= Vg·(n2/n1)·/(1-d)

vS max = Vg+VO·n1/n2 = Vg/(1-d)

Máximas tensiones


Comparando retroceso y reductor-elevador

Reductor-elevador

50V

2A

100V

1A (medios)

S

D

L100W


iS=1A iD=2A iL=3A


Las solicitaciones eléctricas son iguales


iS=1A iD=2A


50V

2A

100V

1A (medios)

S

D

100WRetroceso1:1


Dos transistores

Relación de transformación acotada

Bajas tensiones en los semiconductores

Otra forma del convertidor de retroceso: Convertidor de retroceso con dos transistores

VO = Vg·(n2/n1)·d/(1-d) (en m.c.)

dmax = 0.5

vS1 max = vS2 max = Vg

vD1 max = vD2 max = Vg

vD3 max = Vg·(n2/n1)·/(1-d)

Vgn1 : n2

S1 D3

D1

D2

S2

VO


Incorporación de aislamiento galvánico al convertidor elevador

•No es posible No es posible incorporar aislamiento

galvánico con un único transistor

•Con varios transistores puentes alimentados en corriente


¿Cómo son las corrientes por los puertos de entrada y salida de un convertidor?

d1-d

i2i1

Puerto de entrada

Puerto de salida

i2i1

1 : Nt

i1

t

i2

Situación ideal Situación ideal


Corriente de entrada en cada convertidor

t

i1

i1

t

t

i2

t

i2

t

i2

i1

t

Reductor-elevador

i2i1

Elevador

i2i1

Reductor

i2i1

ruidosono ruidoso

ruidosono ruidoso

ruidoso ruidoso


Reductor

Elevador

Reductor-elevador

Filtrando la corriente de entrada


¿Existen convertidores con ambas corrientes “poco ruidosas”?

i2

i1

Puerto de entrada

Puerto de salida

Convertidor

CC/CC

t

i2

poco ruidosa

t

i1

poco ruidosa


Convertidor elevador-reductor (I)

VO/Vg = (VO/Vi )·(Vi/Vg ) = d/(1-d)

ReductorElevador

d

1-d

Vo

+

-Vi

+

-Vg

d

1-dvD

+

-

Td·T

t

t

vD

Mando

Vi

Elevador

d1-d

Vi+ -

VgvD

+

-

Modificamos la posición relativa del condensador y el diodo


Convertidor elevador-reductor (II)

Td·T

t

t

vD

Mando

Vi

Elevador

d1-d

Vi+ -

VgvD

+

-

d

Reductor

Vo

+

-Vi

+

- 1-dvD

+

-

Td·T

t

t

vD

Mando

-ViLa tensión vD en ambos casos

es igual, salvo por el signoATE Univ. de Oviedo SISAL077.00

Convertidor elevador-reductor (III):El convertidor de ´Cuk

Td·T

t

t

vD

Mando

-Vi

Vi

Elevador

d1-d

+ -

VgvD

+

-Reductor

VO

Balance “voltios-segundos” en la bobina del elevador (lo mismo que en un elevador normal):Vi = Vg/(1-d)

La tensión de salida es la media de la tensión en el diodo:VO= d·Vi VO = Vg·d/(1-d)


El convertidor de ´CukVi

+

-Vg

VO+

-

vDvS

igiO

Vi = Vg/(1-d) VO = Vg·d/(1-d)

vS max = vD max = Vi = Vg/(1-d)

Teniendo en cuenta que las corrientes medias por los condensadores son cero: iS = igiD = iO

Los esfuerzos eléctricos son los mismos que en el convertidor reductor-elevador

Vi = Vg + VO


El convertidor de ´Cuk en modo discontinuo (I)Vi = Vg + VO

d·T

(1-d-d’)·T

d’·T

ViVg VO

Vg VO

Vi

Vg VO

Vi

iL2iL1

iL1

iL1

iL2

iL2

t

t

di/dt = Vg/L1

di/dt = Vg/L2

di/dt = VO/L1

di/dt = VO/L2

iL2

iL1

iL1 + iL2


El convertidor de ´Cuk en modo discontinuo (II)

di/dt = Vg/L1 + Vg/L2

t

iL1 + iL2

di/dt = VO/L1 + VO/L2

Llamando:

1/Leq = 1/L1 + 1/L2

queda:

Vg/L1 + Vg/L2 = Vg/Leq

VO/L1 + VO/L2 = VO/Leq

Esta es la misma situación que teníamos en el convertidor reductor-elevador la fórmula es la misma, usando Leq como inductancia:

k = 2·Leq / (R·T)d

M = k

kcrit = (1-d)2 kcrit max = 1


Una propiedad interesante del convertidor de ´Cuk

vL1 = vL2 = Vg

vL1 = vL2 = -VO

vL1 = vL2 = 0

Para ambos modos:

Las mismas tensiones en L1 y L2

vL1+ -

d·T

VgVO

Vg + VO

vL2- +

L1L2

d’·T

VgVO

vL2- +

vL1+ -

Vg + VOL1 L2

(1-d-d’)·T

VgVO

vL1+ -

vL2- +

Vg + VOL1 L2


Acoplamiento de dos bobinas (I)

n1 : n2

vL1

+

-

vL2

Ld1

Lmn1vL2· n2

+

-

+

-

+

-

vLm

Ld2

n1vL1

+

-

+

-vL2

L2L1

n2

M

n1vL1

+

-

L1+

-vL2

L2

n2

Bobinas sin acoplar

Bobinas acopladas

Circuito equivalente


n1 : n2

+

-vL2

Lmn1vL2· n2

+

-

+

-

vLmO

Ld2

vL1

+

-

Ld1

Acoplamiento de dos bobinas (II)

Thèvenin

n1vLmO = vL2 · n2

Lm·

Lm+Ld2

+

-

vL1

+

-

Ld1

Ld2·Lm

Ld2 + Lm

Lsal =


Acoplamiento de dos bobinas (III)

iL1

vL1 - vLmO = (Ld1 + Lsal)·diL1

dt

Aplicamos la Ley de Faraday:

Si vL1 = vLmO diL1

dt= 0 iL1 = cte. (sin rizado)

n1vLmO = vL2 · n2

Lm·

Lm+Ld2

+

-

vL1

+

-

Ld1

Ld2·Lm

Ld2 + Lm

Lsal =


Acoplamiento de dos bobinas cuando vL1 = vL2

iL1

n1vLmO = vL1 · n2

Lm·

Lm+Ld2

+

-

vL1

+

-

Ld1

Ld2·Lm

Ld2 + Lm

Lsal =

El rizado de iL1 se anula si vL1 = vLmO n1 = n2·(1 + Ld2/Lm)

n1 : n2

Ld1

Lm

Ld2

iL1


vL1 = L1·diL1/dt + M·diL2/dt

vL2 = M·diL1/dt + L2·diL2/dtn1vL1

+

-

+

-vL2

L2L1

n2

MiL1 iL2

Razonando de otro modo

• Si vL2 = vL1 y M = L2 (L1-M)·diL1/dt = 0

(L1-M)0 diL1/dt = 0 (no hay rizado en iL1)

• Si vL2 = vL1 y M = L1 (L2-M)·diL2/dt = 0

(L2-M)0 diL2/dt = 0 (no hay rizado en iL2) ATE Univ. de Oviedo SISAL087.00

Relaciones entre L1, L2 y M por un lado y Ld1, Ld2, Lm, n1 y n2 por otro (I)

n1vL1

+

-

+

-vL2

L2L1

n2

MiL1 iL2

vL1 = L1·diL1/dt + M·diL2/dt vL2 = M·diL1/dt + L2·diL2/dt

[vL1]iL1=0 = M·diL2/dt

[vL1]iL2=0 = L1·diL1/dt

[vL2]iL1=0 = L2·diL2/dt

n1 : n2

Ld1

Lm

Ld2vL1

+

-

+

-vL2

iL1 iL2

iL2·n2/n1

[vL1]iL1=0 = (Lm·n2/n1)·diL2/dt

[vL1]iL2=0 = (Ld1+Lm)·diL1/dt

[vL2]iL1=0 = (Ld2+Lm)·(n2/n1)2·diL2/dtATE Univ. de Oviedo SISAL088.00

Relaciones entre L1, L2 y M por un lado y Ld1, Ld2, Lm, n1 y n2 por otro (II)

M = Lm·n2/n1

L1 = Ld1 + Lm

L2 = (Ld2 + Lm)·(n2/n1)2

Condiciones de anulación de rizado:

En L1: M = L2 n1 = n2·(1 + Ld2/Lm)

En L2: M = L1 n2 = n1·(1 + Ld1/Lm)

Importante: ambas son realizables por separado


t

iL1

t

iL2iL1

iL2

L2L1n2

n1

Anulación del rizado en la entrada de un convertidor de ´Cuk

t

iL1

t

iL2iL1

iL2L1

n1

L2

n2

M = L2


Anulación de cualquiera de los rizadosMagnetismo integrado

t

iL2

t

iL1iL1

iL2L1

n1

L2

n2

M = L1

t

iL1

t

iL2iL1

iL2L1

n1

L2

n2

M = L2


Configuración LDC de un reductor

VO

Vi = Vg/(1-d)

Fuente + transistor

Elevador

d1-dVg

vD

+

-Reductor

VO

Vi = Vg/(1-d)

Vg

VO

Vi = Vg/(1-d)

Vamos a buscar otros convertidores con 4 elementos reactivos (I)

´Cuk


Configuración LDC de un reductor

VO

Vi = Vg/(1-d)

Fuente + transistor

Vamos a buscar otros convertidores con 4 elementos reactivos (II)

¿Podemos usar otra configuración LDC de salida?

Configuración LDC de un reductor-elevador

VO

Vi (¿?)

Fuente + transistor

Procedente de un ´Cuk

Va a dar origen a un nuevo convertidor


Vamos a buscar otros convertidores con 4 elementos reactivos (III)

VO

Vi (¿?)

VO

Vi (¿?)

Vg

Convertidor SEPIC

L1

L2


VOVg

Vi

L1

L2

Subcircuitos en el convertidor SEPIC

L1L2 VOVg

Vi

L1 L2 VOVg

Vi

L1L2 VOVg

Vi

Dura: d·T Dura: (1-d)·T en modo continuo d’·T en modo discontinuo

Dura: (1-d-d’)·T(sólo en modo discontinuo)


VO

-

+

Vg+ -

vL1

vS

+

-vL2

-

+

+

- vD+ -Vi

L1L2

vS max = vD max = Vg+VO= Vg/(1-d)

Tensiones máximas:

Aplicamos el balance “voltios·segundos” a ambas bobinas:

Vg·d·T + (Vg - Vi - VO) ·(1-d)·T = 0

Vi·d·T - VO·(1-d)·T = 0

Vi = Vg

VO = Vg·d/(1-d)

Tensiones en el convertidor SEPIC


Corrientes en el convertidor SEPIC

VOVg

IO

R

iL2

iDiL1

iS

L1L2

C2

C1

• Balance de potencias:

iL1 = IO·VO/Vg iL1 = IO·d/(1-d)

iD = IO = VO/R

• “Corriente media por el condensador C1 = 0”:

iL2 = iD iL2 = IO iS = iL1 iS = IO·d/(1-d)

• “Corriente media por el condensador C2 = 0”:


VOVg

L1

L2

Vi = Vg

VO

Vi = Vg

L2

VOVg L2

Comparando el reductor-elevador y el SEPIC

A efectos de tensiones máximas y corrientes medias por los semiconductores, ambos son iguales


(1-d-d’)·T

VgVO

iL1

iL2

Vg

L1 L2

d’·T

VgVO

iL1 Vg

L1 L2iL2

d·T

iL1

VgVO

Vg

L1L2

iL2

t

t

di/dt = Vg/L1

di/dt = Vg/L2

di/dt = VO/L1

di/dt = VO/L2

iL2

iL1

iL1 + iL2

El SEPIC en modo discontinuo (I)


di/dt = Vg/L1 + Vg/L2

t

iL1 + iL2

di/dt = VO/L1 + VO/L2

Llamando:

1/Leq = 1/L1 + 1/L2

queda:

Vg/L1 + Vg/L2 = Vg/Leq

VO/L1 + VO/L2 = VO/Leq

Esta es la misma situación que teníamos en el convertidor reductor-elevador la fórmula es la misma, usando Leq como inductancia:

k = 2·Leq / (R·T)d

M = k

kcrit = (1-d)2 kcrit max = 1

El SEPIC en modo discontinuo (II)


Tensiones en las bobinas del SEPIC

vL1 = vL2 = Vg

vL1 = vL2 = -VO

vL1 = vL2 = 0

Para ambos modos de conducción son iguales

(1-d-d’)·T

VgVO

vL1+ -

vL2

-

+

Vg

L1 L2

d’·T

VgVO

vL1+ - Vg

L1 L2vL2

-

+

d·T

vL1+ -

VgVO

Vg

L1L2

vL2

-

+

Integración magnética


Anulación del rizado de entrada en el SEPIC

iL1

iL2L1

n1

L2

n2

t

iL1

t

iL2

M = L2

t

iL1

t

iL2iL1

L2

L1

n2

n1

iL2

Integración magnética


VgVO

d

1-d

Flujo de potencia

Reductor

Simetrías en los convertidores descritos (I)

Flujo de potencia

VgVO

1-d

d

Elevador

Reductor-elevador

d 1-d

Flujo de potencia

Vg

VO

Reductor-elevador

Flujo de potencia

d1-d

VgVO

Vg VO

VO Vg

d 1-d

1-d d

Modificaciones


Simetrías en los convertidores descritos (II)

SEPIC Flujo de potencia

d

1-d

Vg

VO

Vg

´Cuk Flujo de potencia

d 1-dVg

VO

Vg+VO

Flujo de potencia

d1-dVgVO

´Cuk

VO +Vg

Flujo de potencia

d

1-dVg

VO

VO

Nuevo convertidorNuevo convertidorATE Univ. de Oviedo SISAL104.00

El convertidor zeta o SEPIC inversod

1-dVg

VO VO

VgVO

VO

VO = Vg·d/(1-d) Vg = VO·(1-d)/d

Despejando, queda: VO = Vg·d/(1-d) (lo mismo que en el SEPIC)

Vg VO

VO Vg

d 1-d1-d d

Modificaciones

SEPIC zeta

Todos los valores máximos de tensión y medios de corriente quedan igual que en el SEPIC, ´Cuk y reductor-elevador.

Admite integración magnética


Flujo de potencia

Reductor / elevador

V1 V2< V1

Flujo de potencia

SEPIC / zeta

V1 V2

Flujo de potencia

´Cuk / ´Cuk

V1 V2

Flujo de potencia

Red.-elev. / Red.-elev.

V1 V2

Convertidores reversibles


Introducción de aislamiento galvánico en el convertidor de ´Cuk (I)

Convertidor sin aislamiento galvánico

Dividimos el condensador en dos partes

Conectamos el punto medio de los condensadores a una

inductancia


Introducción de aislamiento galvánico en el convertidor de ´Cuk (II)

Estructura final

En la posición de la bobina se puede poner

un transformador


El convertidor de ´Cuk con aislamiento (I)

• Balance “(voltios/espiras)·segundos”

L1: Vg·d·T + (Vg - VC1 + VC2·n3/n4 )·(1-d)·T = 0

L2: (VC2 + VC1·n4/n3 - VO ) ·d·T - VO·(1-d)·T = 0

T1: (VC1/n3) ·d·T - (VC2/n4) ·(1-d)·T = 0

VO = Vg·(n4/n3)·d/(1-d) VC1 = Vg VC2 = VO

n3 : n4

VgVO

VC1 VC2L1 L2

T1


El convertidor de ´Cuk con aislamiento (II)

Máximas tensiones:

vS max = Vg + VO·n3/n4 = Vg/(1-d)

vD max = Vg·n4/n3 + VO= Vg·(n4/n3)·/(1-d)

n3 : n4

VgVO

Vg VOL1 L2

T1

L3 L4 iDiS

iOiL1

Corrientes medias:

iS = iL1 = iO·(n4/n3)·d/(1-d) iD = iL2 = iO


El convertidor de ´Cuk con aislamiento (III)

n3 : n4

Vg

VO

Vg VO

L1 L2

T1

L3 L4

vL1+ -

vL4

+

-

vL2+ -

vL3

-

+

d·T vL1 = vL3 = Vg vL2 = vL4 = Vg·n4/n3

d’·T vL1 = vL3 = -VO·n3/n4 vL2 = vL4 = -VO

Sólo en m.d. (1-d-d’)·T vL1 = vL2 = vL3 = vL4 = 0


El convertidor de ´Cuk con aislamiento (IV)

Se puede hacer integración magnética y anular los rizados de entrada y salida

t

i1n3 : n4

Vg

VO

Vg VO

L1 L2

T1

L3 L4

vL1+ -

vL4

+

-

vL2+ -

-vL3

+

M1 = L3 M2 = L4

i1 i2

t

i2


El convertidor SEPIC con aislamiento (I)

VgVg

VO

L1

L2 L3

n2 : n3

• Es muy sencillo incorporar aislamiento galvánico• Todas las solicitaciones eléctricas son como en el convertidor de retroceso

VgVgVO

L1

L2


El convertidor SEPIC con aislamiento (II)

t

i1 n2 : n3

VgVg

VO

L1

L2

L3

M1 = L2

i1

Se puede hacer integración magnética y anular el rizado de entrada


VgVO

VO

El convertidor zeta con aislamiento

ti1

L1

Vg

VO

VO

n1 : n2

L1L3

L2

Vg

VO

VO

M = L2

i1L1

L2

n1 : n2

Sin aislamiento

Con aislamientoSin integración magnética

Con aislamientoCon integración magnética

Todas las solicitaciones eléctricas como en el SEPIC, ´Cuk y red.-elev.


Inversores clásicos con transistores (alimentados desde fuente de tensión)

VOVg

S2S1

“Push-pull” VO

Vg

S2

S1

Medio puente

S2

S1

Vg

S3

S4

VO

Puente completo


Obtención de convertidores CC/CC desde los inversores clásicos (Ejemplo)

Inversor “push-pull”

Conv. CC/CC “push-pull”

Rect. con transf. con toma media

Rect. con dos bobinas

Conv. CC/CC “push-pull”Rect. en puente

Conv. CC/CC “push-pull”ATE Univ. de Oviedo SISAL117.00

El convertidor “push-pull” o simétrico (I)

Convertidor directo Convertidor directo

Convertidor “push-pull” o simétrico

B

B

H

B

B

H


El convertidor “push-pull” o simétrico (II)

S2 S1

n1 : n2

n1

n1

n2

n2

Vg

VO

L

• Circuito equivalente cuando conduce S2:

Vg·n2/n1

L VO

• Circuito equivalente cuando conduce S1:

Vg·n2/n1

LVO


¿Qué pasa cuando no conducen ninguno de los dos transistores?

El convertidor “push-pull” o simétrico (III)


L

VO

iL

D1

D2

iL1

iL2

• Circuito equivalente cuando no conducen ni S1 ni S2:

• Conducen ambos diodos la tensión en el transformador es cero

• Las corrientes iL1 y iL1 deben ser tales que:

iL1 + iL2 = iL

iL1 - iL2 = iLm (sec. trans.)

VOL

Tensiones en el convertidor “push-pull”


• La tensión vD es la misma que en un conv.directo con un ciclo de trabajo 2·d VO = 2·d·Vg·n2/n1 (en modo continuo)

• vsmax = 2·Vg vD1max = vD2max = 2·Vg·n2/n1

S2

n1

n1

n2

n2

Vg

VO

LvD

+

-S1

+

-vD1

+

-vD2

vS1

+

-

+

-vS2

D1

D2

t

vS2

t

t

Td·T

t

tMando

t

vS1

vD1

vD2

vD

2·Vg

2·Vg

Vg·n2/n1

2·Vg·n2/n1

2·Vg·n2/n1

S1S2

dmax = 0.5


Corrientes en el convertidor “push-pull”

S2 S1

n1 : n2

n1

n1

n2

n2

Vg

VO

L

iS1

iL

D1

D2

iD1

iD2

iS2

iO

Corrientes medias:

iS1 = iS2 = iO·d·(n2/n1) iD1 = iD2 = iO/2

t

t

t

iL

Mando

iS2

t

iD1

iS1

t

Td·T

t

iD2

S1 S2

dmax = 0.5


Un problema presentado por el convertidor “push-pull”

S2 S1

n1

n1Vg

VO

iS1

iS2

• En control “modo tensión” puede llegar a saturarse el transformador por asimetrías en la duración de los tiempos de conducción de los transistores

• Se usa “modo corriente”

B

B

H

El convertidor en medio puente (“half bridge”)


• La tensión vD es la mitad que en el caso del “push-pull” VO = d·Vg·n2/n1 (en modo continuo)

• vsmax = Vg vD1max = vD2max = Vg·n2/n1

VO

S2

n1

n2

n2Vg

L

vD

+

-

S1

+

-vD1

+

-vD2

vS1

+

-

+

-

vS2

D1

D2

Vg/2

Vg/2

t

vS2

t

t

Td·T

t

tMando

t

vS1

vD1

vD2

vD

Vg

Vg

Vg·0.5·n2/n1

Vg·n2/n1

Vg·n2/n1

S1S2

dmax = 0.5

Corrientes en el convertidor en medio puente


iD1 iL

S2

n1

n2

n2Vg

L

iO

S1

iD2

iS1

iS2

D1

D2

VO

Vg/2

Vg/2

Corrientes medias:


t

t

t

iL

Mando

iS2

t

iD1

iS1

t

Td·T

t

iD2

S1 S2

dmax = 0.5

El convertidor en puente completo (“full bridge”)


• La tensión vD es como en el caso del “push-pull” VO = 2·d·Vg·n2/n1 (en modo continuo)

• vsmax = Vg vD1max = vD2max = 2·Vg·n2/n1

VO

S3

n1

n2

n2Vg

L

vD

+

-

S4

+

-vD1

+

-vD2

vS4

+

-

+

-

vS3

D1

D2

S1

S2

vS2, vS3

t

Mando

t

vS1, vS4 Vg

Vg

t

t

t

Td·T

t

vD1

vD2

vD Vg·n2/n1

2·Vg·n2/n1

2·Vg·n2/n1

S1, S4S2, S3

dmax = 0.5

Corrientes en el convertidor en puente completo


Corrientes medias:


iD1iL iO

iD2

iS4

VO

S3

n1

n2

n2Vg

L

S4

D1

D2

S1

S2

iS3

t

t

t

iL

Mando

iS2, iS3

t

iD1

iS1, iS4

t

Td·T

t

iD2

S2, S3S1, S4

dmax = 0.5


Problemas de saturación en el transformador del convertidor en puente completo

• En control “modo tensión” puede llegar a saturarse el transformador por asimetrías en la duración de los tiempos de conducción de los transistores

• Soluciones:

• Colocar un condensador en serie CS

• Usar “modo corriente”

S2

S1CS

Vg

VO

S3

S4


Vg

vS

iS

Vg

Vg +

-

+

-

+

-

vS

vS

iS

iS

PO

PO

PO

vSmax = 2·Vg iS = PO/(2·Vg)Mayores solicitaciones de tensión

apto para baja tensión de entrada

vSmax = Vg iS = PO/Vg

Mayores solicitaciones de corriente

apto para alta tensión de entrada

vSmax = Vg iS = PO/(2·Vg)Menores solicitaciones eléctricas

apto para alta potencia

Comparación entre “push-pull” y puentes

Convertidores CC/CC derivados de inversores alimentados desde fuente de corriente

Inversor “Push-pull”

Inversor en puente completo

Convertidor CC/CC “Push-pull” alimentado en corriente

Convertidor CC/CC en puente alimentado en corriente


t

Mando de S1

t

Mando de S2

t

vS2

t

Td·T

t

t

vS1

vD1 2·VO

2·VO·n1/n2

2·VO·n1/n2

VO

vD2 2·VO

VO

Convertidor “Push-pull” alimentado en corriente (I)

Vg

+

-Vg

VO·n1/n2 VO·n1/n2

Vg

+-

Conducen S1 y S2

No conduce S1 No conduce S2


n1

n1

n2

n2Vg

VO

S2S1

+

-vD1

+

-vD2

vS2

+

-

dmin = 0.5

Aplicando el balance “voltios·segundos”

VO = Vg·(n2/n1)/2(1-d) (en modo continuo)

Convertidor “Push-pull” alimentado en corriente (II)

Vg

Conducen S1 y S2

+

-Vg

VO·n1/n2

No conduce S1

VO·n1/n2

Vg

+-

No conduce S2

Vg

Conducen S1 y S2

d·T (1-d)·T

dura t1 dura t1 dura t2 dura t2


iL

iO

n1

n1

n2

n2Vg S2S1

iD1

iD2

iS2

dmin = 0.5

iS1

Td·T

t

iD1

t

iS2

t

tiS1

iL

t

Mando de S1

t

Mando de S2

iD2

Corrientes en el “push-pull” alimentado en corriente

iS1 = iS2 = iO·(n2/n1)/4(1-d)

iD1 = iD2 = iO/2


Vg VO

n1 n2

n2 n1

VO Vg

d 1-d

1-d d

Modificaciones

VO = Vg·d

Vg VO

Reductor VO = Vg/(1-d)

Vg VO

Elevador


Convertidores alimentados en tensión vs. alimentados en corriente

“Push-pull” alimentado en tensión

VO = 2·d·Vg·n2/n1

Vg

VO

n1

n1

n2

n2

“Push-pull” alimentado en corriente

VO = Vg·(n2/n1)/2(1-d)

Vg

VO

n1

n1

n2

n2

Problema en el apagado del convertidor “push-pull” alimentado en corriente

S2S1

iLHay que garantizar que el flujo en la bobina no pasa a valer cero cuando dejan de conducir S1 y S2 al apagar el convertidor

iL



Otro conexionado para desmagnetizar la bobina de entrada

Desmagnetización hacia la entrada

Desmagnetización hacia la salida


El puente completo alimentado en corriente

Desmagnetización hacia la entrada

Desmagnetización hacia la salida

Se comporta como un “push-pull”

alimentado en corriente en todo

salvo en la tensión máxima en el

transistor (que es Vg)


Rectificador en puente en la salida

“Push-pull” alimentado en corriente

Puente completo alimentado en corriente

Otros temas de interés relacionados con los sistemas de alimentación

• Rectificación síncrona

• Convertidores multisalida

• Conversión CA/CC con bajo contenido armónico

(corrección del factor de potencia) otro tema

• Convertidores resonantes y de conmutación

suave


Rectificadores síncronos

Fuente

Drenador

Puerta

p

n+

n-

Corto circuito n+p

Diodo parásito


Rectificación síncrona autoexcitada (VSALIDA < 5V) (I)

Rectificación convencional

Rectificación síncrona


Rectificación síncrona autoexcitada

(VSALIDA < 5V) (II)

También en rectificadores de media onda

Rectificación convencional Rectificación

síncrona


Convertidores interesantes para rectificación síncrona autoexcitada (I)

• Convertidores con filtro con bobina

• Convertidores sin tiempos muertos

Convertidor directo con enclavamiento RCD


Convertidores interesantes para rectificación síncrona autoexcitada (II)

Convertidor directo con enclavamiento activo


Convertidores interesantes para rectificación síncrona autoexcitada (III)

Convertidor directo con desmagnetización

resonante


Convertidores interesantes para rectificación síncrona autoexcitada (IV)

Medio puente con control complementario


1-d

d

d·Vg

(1-d)·Vg

Vg

(1-d)·Vg d

1-dVg d·Vg

Eficiente

Caro

Complejo

Sistemas multisalida: n conv. en paralelo


Sistemas basados en sólo un convertidor conmutado (regulación cruzada)

• Se regula una salida

• Las otras quedan parcialmente reguladas

Muy importante: las impedancias parásitas asociadas a cada salida deben ser lo menor posibles


Los convertidores de retroceso y directo con regulación cruzada

Va bastante bien si el transf. está bien hecho (sólo un diodo entre el transformador y la carga)

Peor:•Está la bobina en medio.•Salidas en distintos modos


Mejorando la regulación cruzada en el convertidor directo

Las dos bobinas operan en el mismo modo de conducción


n1

n2

n3

n4

Condición de diseño:n1/ n2 = n3/ n4

Combinación de regulador conmutado y post-regulador lineal

Post-reguladores lineales

Regulador conmutado


Tensión en el condensador, VC vg

ig

iD

VC

Corriente por los diodos, iD

Tensión de entrada, vg

Corriente de entrada, ig

DistorsiónDistorsión

Conversión CA/CC con alto contenido

armónico en la corriente de entrada


Conversión con bajo contenido armónico un tema completo

Pérdidas en los semiconductores y frecuencia de conmutación

Tensión

Potenciaperdida

Corriente

A frecuencia fS A frecuencia 2·fS


Convertidores resonantes (ejemplo)

Convertidores cuasirresonantes conmutados a corriente cero (ZCS-QRC)

Convencional

Resonante

iS

iD

iL

+

-

vSPotencia

perdida en el transistor

CorrientesiS

iD

iL

vS


Conmutación suave y bajo EMI

Tensión en el transformador

Conv. directo con enclavamiento activo

El enclavamiento activo evita estos problemas


Otro ejemplo

Convertidor en medio puente con control complementario

Tensión en el transformador


1-d

d

d·Vg

(1-d)·Vg

Vg

sistemas de alimentación universidad de oviedo Área de tecnología electrónica ate univ. de...

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