º Por Osvaldo LW1DSEº

Les propongo en este caso estudiar una topologia derivada de la forma Full Bridge, o puente en H; pero que opera ligeramente distinta al formato clasico H. Se trata de un sistema que lleva muy poco tiempo de su primera publicacion, y que se puede usar tal como es, o combinada con una etapa cuasi- resonante (no tratada aun), y que junto con un buen rectificador sincronico, (segun consta en una nota de aplicaci¢n de Texas Instruments conocida como SLUA111.PDF) alcanza un rendimiento del 92% en un convertidor prototipo de 100W de potencia conmutando a una frecuencia de 400 KHz.

Se la conoce como topologia Phase Shift (Rotacion de Fase), y que no altera en demasia la estructura circuital, pero dado que las señales que exitan a los MOSFET de potencia, cambia radicalmente el principio de funcionamiento. Transcribo el esquematico desde el articulo dedicado a la topologia clasica, y luego haremos las modificaciones necesarias para poder asi apreciar las diferencias.

Repasando un poco el funcionamiento, vimos que se encienden dos MOSFET en diagonal, existiendo un tiempo entre encendido de las ramas diagonales conocido como Dead Time (Tiempo Muerto) en donde ningun MOSFET se halla encendido. Dicho Dead Time es dependiente del estado de carga de la fuente, pues el duty cycle de la fuente se ensancha a medida que la fuente es exigida con mas carga, por lo tanto se le roba tiempo al dead time a medida que lo necesita, pero el tope del ancho de pulso se lImita por razones de seguridad a un 95% maximo del ciclo total, habiendo siempre uno por cada inversion de la polaridad. Para mas detalles, consultese el capitulo correspondiente.

Para ser mas claro en la explicacion, es preferible dividir el ciclo de trabajo en 4 periodos nombrados en la figura 4 t1 a t4.

1. * t1: El driver previamente tenia en plena conduccion a MF1 y se exita a MF4, con lo cual se aplica una tension al primario del transformador igual a +Ei, y en simultaneamente potencia a la carga y al inductor via el diodo D1.
2. * t2: Se saca de la conduccion muy rapidamente a MF1 y se enciende MF2. En esas condiciones, no hay tension en el primario de T1 y tampoco potencia aplicada a la carga desde el mismo, si a traves del freeweeling delinductor via D1 y D2. Es mas, el primario del trafo es puesto en cortocircuito desde el lado primario por los MOSFET a masa de entrada y desde el secundario por los diodos que conducen simult neamente, por lo tanto es descargada la inductancia de magnetizaci¢n del tranformador muy rapidamente.
3. * t3: Manteniendo MF2 encendido, se apaga MF4 y se enciende MF3, con lo cual existe diferencia de potencial en el devanado n1 del transformador, transfiriendose potencia a la salida por intermedio del diodo D2 y L1. La diferencia de potencial en n1 es inversa a la del periodo t1 (-Ei), por ende la tensi¢n de salida sobre el secundario tambien lo es.
4. * t4: Con MF3 a plena conduccion, se apaga MF2 y se enciende MF1, por lo cualnuevamente la inductancia del primario del trafo es obligada a descargarse al ponerse en cortocircuito el bobinado a traves de la linea del positivo de alimentacion.
5. * t1':Se mantiene MF1 conduciendo, se apaga MF3 y se enciende MF4 con lo cual se reinicia el ciclo como se explico  para t1.

Por lo tanto, aca  se justifica la desaparicion del capacitor CA. Dado que el primario del transformador es puesto en cortocircuito en los periodos en que no hay entrega de potencia a la carga, no existe acumulacion de energia en la inductancia de magnetizacion del mismo, por lo tanto no existe el peligro de que el flujo megnetico remanente vaya desplazando el lazo de histeresis hacia un lado o al otro con el consiguiente riesgo de saturacion magnetica del nucleo del mismo. A la vez, se tornan innecesarios los sistemas de eliminacion de los picos de tension que provocan dichas acumulaciones de energia, y que normalmente se discipan en forma de calor en circuitos "snubbers" diseñados a tal efecto, con lo que se aumenta el rendmimiento global de la fuente un poco mas.

Ahora bien. El ciclo de actividad de la fuente, se gobierna ya no ajustando el tiempo de encendido de los MOSFET, sino a traves de la diferencia de tiempo que guarda una exitacion con la otra, es decir, el angulo de fase. Y entonces, de ahi deriva su nombre. Lamenteblemente, los integrados que realizan dicha tarea, todavia no estan a un precio accesible, dado que son de diseño reciente, y por lo tanto todavia caros, y al alcance solo de las grandes empresas de desarrollo de equipos. Tampoco, como se puede ver por el analisis arriba expuesto, utilizar circuitos integrados convencionales. Si
es posible realizarlo al alcance de cualquiera, programando un microprocesador simple pero veloz y una etapa de driver que sea capaz de gobernar muy eficiente cada par de MOSFET de potencia. Dicho procesador debe contar con al menos un par de entradas analogicas para realizar el sensado de tension de salida via un optoacoplador, y para verificar que la tension de entrada del sistema este dentro de los niveles tolerables para el diseño del tranformador.
Es muy importante mantener una gran precision con respecto a las secuencias y temporizaciones de los MOSFET, pues un error introducido en el sistema por ruidos, o por mal elaborado el circuito, acarrea inevitablemente la destruccion de la etapa de potencia.

Fin capitulo # 17

Por Osvaldo LW1DSE

===============>>>>>>>>>>>>