º Por Osvaldo LW1DSEº

Ya hemos visto como exitar un MOSFET desde un controlador de PWM que debe permancer aislado de la potencia. Si fuera necesario exitar mas de uno de ellos de manera directa, por ejemplo desde la salida de un UC3524/25, simplemente tendremos que duplicar la cantidad de componentes necesarios y disponerlos de la manera explicada en el penultimo capitulo, y utilizar dos juegos de exitadores directos para cada uno de los MOSFET's.

Empero, la cosa no es tan simple cuando deben ser exitadas dos unidades que deben estar aisladas entre si, y con respecto al controlador, por ejemplo un half/full bridge. Una solucion consiste en disponer dos circuitos
exitadores independientes, similares a los que se han desarrollado en la presentacion anterior. Sin embargo, la existencia de dos transformadores de exitacion es una implementacion poco utilizada, figura 1. Principalemente, por una razon de costos, y espacio ocupado. Normalmente se apela a combinar las dos fases de exitacion sobre un mismo transformador, por lo cual se gana en espacio y costo, pero por sobre todo se dispone de una interesante ventaja desde el punto de vista electrico.

En la figura 1 vemos un circuito que utiliza dos drivers iguales para exitar un half bridge, pero es igualmente aplicable a un full bridge, un push pull, y cualquier otra combinacion que necesite mas de un MOSFET de salida. A cada driver se le hace llegar la salida del integrado de PWM con la secuencia necesaria, la cual es amplificada en corriente por el exitador (o no), y aplicada a los primarios de cada transformador de aislacion.

Como podemos apreciar, se han eliminado los capacitores de acoplo al primario del transformador, y uno de ellos tambe‚n. Y como puede percatarse el lector, tambien hemos reducido a la mitad la tension de alimentacion de los drivers. La razon es simple. Cuando el driver superior p1 es llevado a la conduccion, impone una tension de +12V sobre el teminal ø del transformador.
Por ende, todos los terminales homonimos adquieren esa polaridad. La tension presente en los devanados secundarios obliga a que sea MF1 el que sea llevado a la conduccion, por ser su gate positivo. Pero simultaneamente, se esta  aplicando una tension de -12V al gate del MOSFET inferior, por lo que se halla bien en la region de corte. Cuando la fase p2 es la que conduce, la situacion se revierte, conduciendo MF2 y el que se halla al corte es MF1, nuevamente con una tension de -12V, por lo tanto el resultado es el mismo al que obteniamos con un solo transformador por MOSFET, y doble tension de alimentacion. Esa es la ventaja mencionada lineas arriba en el texto. Y subyace una mas todavia, de menor relevancia. Cuando ninguno de los driver conduce, ambos estan imponiendo un potencial de masa por el lado del primario del trafito driver, por lo cual se halla en cortocircuito, y siendo completamente descargada la inductancia de magnetizacion del mismo. Por lo tanto no son necesarios los capacitores de balance de DC sobre el primario. Esto sucede dos veces por ciclo, es decir, durante cada dead time de cada fase.

Una variante aun mejor es la presentada en la figura 4:

Se puede observar que basicamente es el mismo circuito de la fig. 2, al que se han agregado algunos componentes en el secundario del transformador con el objeto de mejorar la performance del exitador. Cuando p1 es llevada al estado logico 1 (12 Volts en nuestro caso), se polariza positivamente el terminal ø del trafo. Esa misma polaridad se obtiene del lado secundario.
Cuando ello suceda, el diodo D1 conduce cargando al capacitor C2 positivo por el lado del colector de Q5. Asi mismo lo hace D4 con C3, mientras permanezca Q1 encendido. Cuando sea apagado, luego del dead time, p2 encendera a Q3 ha-
ciendo positivo los terminales no ø, con lo cual va a conducir D2 cargando a C1, y D3 con C4. Luego de un par de ciclos, los capacitores C2 y C4 estaran cargados al valor pico a pico de la tension de salida del transformador. Es decir, unos 12 Volts de DC, despreciando las caidas en los citados diodos, y asumiendo la relacion de vueltas explicitada en la figura 4. De ahi en mas, cada vez que se sucedan los ciclos, si los capacitores C2 y C4 son mucho mas grandes que la capacidad de compuerta, son los que van a aportar los picos de carga y descarga de la misma, via los transistores bipolares (BJT's) Q5 a Q8, los cuales se encenderan en concomitancia con las polaridades del transformador exitador. La funcion de ellos es similar a la vista en algun capitulo anterior en lo visto a exitacion directa.

Como final, se puede ver que los diodos y los capacitores, forman entre si, un tipo especial de rectificador, conocido como "de cresta a cresta" y que normalmente se lo utiliza como doblador de tensi¢n. Los transistores Q5 al Q8 operan como "buffers" o seguidores por emisor a partir de la onda rectangular modulada en ancho de pulso. Una vez estabilizado este mecanismo, por el transformador solo circulan los picos necesarios para reponer la energia consumida desde C2 y C4 hacia las compuertas de los MOSFET de potencia MF1 y MF2. Como de ahi en adelante se parte de una fuente de baja impedancia como los son los capacitores y los seguidores emisivos, la velocidad de conmutacio es mas que interesante, y justifica plenamente la complejidad.

Por Osvaldo LW1DSE

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