TRABAJO POTENCIA - Convertidor CD-CD en Operación Elevadora.
Enviado por klimbo3445 • 16 de Marzo de 2018 • 1.498 Palabras (6 Páginas) • 388 Visitas
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Existen cuatro topologías básicas para los reguladores conmutados.
- Reguladores reductos.
- Reguladores elevadores.
- Reguladores reductores-elevadores.
- Reguladores Cúk.
Vamos a desarrollar únicamente como operan los reguladores elevadores.
Reguladores Elevadores
En un regulador elevador, el voltaje de salida es mayor que el voltaje de entrada. En la siguiente figura aparece un regulador elevador que utiliza un MOSFET de potencia:
[pic 22]
La operación del circuito se puede dividir en dos modos:
[pic 23]
El modo 1 comienza cuando se activa el transistor Q en t=0. La corriente de entrada, que se eleva, fluye a través del inductor L y del transistor.
El modo 2 empieza cuando se desconecta el transistor en t=t1. La corriente que estaba fluyendo a través del transistor fluirá ahora a través de L, C, la Carga y el diodo D. La corriente del inductor se abate hasta que se vuelve a activar en el siguiente ciclo del transistor Q. La energía almacenada en el inductor es transferida a la carga.
Las formas de onda correspondientes a los voltajes y las corrientes aparecen en la siguiente figura:
[pic 24]
Si suponemos que la corriente del inductor se eleva linealmente desde I1, hasta I2 en el tiempo t1, entonces:
[pic 25]
O bien,
[pic 26]
Y la corriente del inductor se abate linealmente desde I2 hasta I1 en el tiempo t2,
[pic 27]
O bien,
[pic 28]
Donde [pic 29]= I2 - I1, es la corriente de la componente ondulatoria de pico a pico del inductor y combinando las ecuaciones
[pic 30], y [pic 31]
Resulta:
[pic 32]
Y si sustituimos t1=kT y t2=(1-k)T, obtenemos el voltaje promedio de salida:
[pic 33][pic 34]
Si suponemos un circuito sin pérdidas, VsIs=VaIa=VsIa/(1-k) y la corriente promedio de entrada es:
[pic 35],
Donde, I0 es la corriente promedio de salida e Is es la corriente promedio de entrada
El período de conmutación se puede determinar a partir de:
[pic 36]
Y esto nos da la corriente de la componente ondulatoria pico a pico es:
[pic 37]
O bien,
[pic 38], donde f es la frecuencia de conmutación
Cuando el transistor está activo, el capacitor suministra la corriente de carga para t=t1. La corriente promedio del capacitor durante el tiempo t1 es Ic=Ia y el voltaje de la componente ondulatoria de pico a pico del capacitor es:
[pic 39]
De la ecuación: [pic 40], Tenemos que [pic 41]
Y reemplazando en la ecuación de [pic 42], obtenemos:
[pic 43]
Es decir,
[pic 44]
Un regulador elevador puede subir el voltaje de salida sin necesidad de un transformador. Debido a que sólo tiene un transistor, su eficiencia es alta. La corriente de entrada es continua.
Trabajo Práctico
Se pide realizar y construir un circuito regulador en configuración elevador con una tensión de entrada de 12 [V] y una tensión de Salida de 24 [V] operado con un MOSFET, y utilizando para el control del mismo un microcontrolador. La corriente máxima es 1[A].
El circuito realizado es el siguiente:
[pic 45]
Se utilizó como transistor un MOSFET IRF640 [1] y para el control del PMW hemos utilizado un Microcontrolador PIC 16F877A[2].
Funcionamiento del Circuito
Lo que hemos realizado es un Regulador Elevador, como señal de entrada tenemos un señal continua de 12[V], cuando se dispara el transistor la corriente de entrada que aumenta pasa a través de las bobinas puesta en paralelo, donde se produce el almacenamiento de energía en las mismas y también se produce la carga del capacitor, luego cuando se apaga el transistor la corriente que anteriormente pasaba por el transistor ahora pasa a través por las bobinas, el capacitor, la carga y el diodo de marcha libre, esta corriente en el inductor se reduce hasta que se vuelve a disparar el mismo.
Finalmente lo que se obtiene es una tensión de salida a 24 [V].
El voltaje de salida está dado por:
[pic 46]
Despejando k obtenemos el ciclo de trabajo
[pic 47]
La corriente promedio de carga la obtenemos mediante la siguiente fórmula:
[pic 48]
De esta manera obtenemos el valor del inductor
[pic 49]
La frecuencia fue calculada de la siguiente manera:
[pic 50]
El voltaje de rizo pico a pico del capacitor:
[pic 51]
[pic 52]
La corriente de rizo pico a pico
[pic
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