LU8DBJ - FUENTES  SWITCHING

LU8DBJ - VOLVER A PAGINA ANTERIOR  
   
LU8DBJ - FUENTES
FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS
   
LU8DBJ - FUENTES CONMUTADAS LU8DBJ - FUENTES CONMUTADAS

Radioaficion

MAR DEL TUYU

 

º Por Osvaldo LW1DSEº

Vamos a empezar ahora a analizar algunas topologias que si bien circuitalmente se le parecen a las etapas clasicas, una ligera modificacion permite alterar drasticamente el modo de funcionamiento sin alterar el principio basico de las mismas.

Se trata en realidad, de una modificacion que se hace a nivel de controlador, dado que la etapa de potencia no cambia sustancialemente. Pero esa alteracion permite elevar de manera asombrosa el rendimiento de la conversion de potencias dentro de la etapa de potencia.

Segun se haga de una u otra forma, se las denomina ZVS o ZCS ("Zero Voltage Switch", o "Zero Current Switch", es decir llaves de cero tension o corriente), y que permiten integrar a los elementos parasitarios nombrados en un capitulo anterior, y hacerlos resonar deliveradamente y aprovechar dichas resonancias en sus valles de tension o corriente para activar o desactivar el MOSFET de potencia, razon por la cual tambien se denominan Convertidores Cuasi Resonantes, puesto que la resonancia tiene lugar en partes especificas de la forma de onda y no en todo el ciclo.

Ya hemos visto al analizar a los elementos indeseables siempre presentes en toda fuente conmutada, que engendran numerosos incovenientes y en esta oportunidad los vamos a hacer jugar a nuestro favor.

COMENTARIOS
SAN CLEMENTE DEL TUYU
LAS TONINAS
COSTA CHICA
SANTA TERESITA
MAR DEL TUYU
AGUAS VERDES
LA LUCILA DEL MAR
COSTA AZUL
SAN BERNARDO DEL TUYU
MAR DE AJO
PUNTA MEDANOS
PINAR DEL SOL
COSTA ESMERALDA
PINAMAR
VILLA GESELL
GENERAL LAVALLE
COSTA DEL ESTE
LU8DBJ - MAR DEL TUYU COMENTARIOS
LU8DBJ - MAR DEL TUYU MAPAS VIALES TURISTICOS
NUEVA ATLANTIS
LU8DBJ - MAR DEL TUYU RECURSOS
JAGUEL DEL MEDIO
MAR DEL PLATA
 

LU8DBJ - FUENTES CONMUTADAS

   

 

 

LU8DBJ - FUENTES CONMUTADAS

   

En la figura 1 vemos una etapa clasica a la que por sencillez de dibujo he omitido el lazo de realimentacion negativa que mantiene a la fuente regulada en un valor correcto de tension de salida en funcion de la demanda de la carga y la tension de linea. Se trata de una topologia Fly Back que por claridad la he reducido a su minima expresion. El ciclo comienza (para un UC384X) con la descarga por parte del integrado (transistor mediante) de Co asociado al pin 4, el capacitor del oscilador. Simultaneamente, la salida que comanda la compuerta del MOSFET, pin 6 es puesta a valor alto (1 logico). En ese lapso de tiempo, el capacitor se empieza a cargar exponencialmente con la corriente suministrada por el resitor del oscilador, Ro a partir de una tension de referencia interna de 5V generada por el pin 8. Cuando el MOSFET se enciende, se tiene en el DRAIN una corriente que crece linealmente con el tiempo debido a la aplicacion de la tension Ei al inductor de entrada L1, la cual es sensada por Rs y alimentada al integrado via un filtro pasabajos constituido por Rf y Cf. Cuando la amplitud de la tension de pin 3 que representa a la rampa de corriente, se hace igual al valor de la que se inyecta al integrado como una muestra que es proporcional a la tension de salida (pin 2), el integrado anula la tension de pin 6 (0 logico) con lo cual finaliza el ciclo de actividad del lado primario de la fuente y permitiendo que por el lado secundario se extraiga la energia acumulada en el gap del inductor de la manera que ya conocemos. Mientras este proceso ocurre, el capacitor oscilador prosigue su carga por Ro hasta que alcance un tope, determinado dentro del IC de una manera parecida a la que se hace en un IC tipo 555. Cuando ese tope (de unos 3V) se alcanza, nuevamente se descarga al capacitor Co y arranca un nuevo ciclo util sobre el lado primario. En todo este ciclo, el integrado ignora por completo el estado magnetico del nucleo del inductor y por lo tanto actua con independencia de ello. Es asi como a partir del momento en que el diodo salida deja de conducir (punto A), en cuanto el capacitor oscilador llegue a los 3 volts, arrancar  un nuevo ciclo; que seria lo optimo poderlo arrancar en uno de los puntos P de baja tension de drenaje del MOSFET.
Para lograrlo, se han diseñado circiutos integrados capaces de sensar el punto de una casi completa desmagnetizaci¢n del nucleo y arrancar alli el nuevo ciclo en lugar de hacerlo en cualquier parte. Eso es lo que se denomina ZVS.

   
 
LU8DBJ - FUENTES CONMUTADAS
   
 

Aqu¡i en la figura 3, vemos un circuito de aplicacion de un IC generico diseñado especificamente para actuar como Zero Voltage Switch. Observese a primera vista la carencia por completo de un circuito oscilador, de ninguna especie. Por otro lado, vease que existe una conexion directa a traves de Rm desde el devanado L3 de automantenimiento de la fuente (antes del diodo correspondiente), a un pin del integrado denominado "Dmg" (desmagnetizacion).
La funcion de dicho resistor es limitar la corriente ingresada al mismo a un valor seguro para el IC. Tambien se ha prescindido de los circuitos "snubber" o "clamper" en el drain del MOSFET y el diodo de salida, pues ya no son utiles. Por lo demas, el esquema es similar, por cuanto existe un circuito de arranque provisto por Ra y Ca (cuyo mision he explicado con anterioridad en otro capitulo de esta serie), y un mecanismo de realimentaci¢n de tension desde el lado de salida de la fuente (generalmente via un optoacoplador) para monitorearla y mantenerla a un valor correcto. El termino "desmagnetizacion" es perfecto, puesto que en los periodos de un maximo o un minimo de una oscilacion sinusoidal en un circuito LC, toda la energia se halla acumulada en forma de energia de campo electrico en las armaduras del capacitor, mientras la energia en la inductancia, y por lo tanto en su nucleo es nula.

El circuito arranca poniendo un 1 logico en la compuerta del MOSFET con lo cual el mismo es llevado rapidamente a plena conduccion. Al igual que en el caso anterior, la corriente crece linealmente con el tiempo, parte de ella es convertida a tension en Rs, y presentada a la entrada del integrado.
Cuando el nivel de tension en ese pin iguala al valor de tension vista por el pin de sensado de tension de salida (alli marcado como Vs, Voltage Sense), se remueve el nivel alto a la salida del chip, con lo cual el FET es sacado de servicio. En ese momento, la conduccion se transfiere al lado del inductor de salida (L2 y L3), donde la energ¡a es facilitada a la carga. Tan pronto como los inductores mutuamente acoplados quedan exhaustos, se produce la oscilacion habitual en ellos, debido a la resonancia que se establece con todos los elementos par sitos ya puestos de manifiesto en otros capitulos. Pero, a diferencia del sistema tradicional, el CI "ve" a trav‚s de Rm que estan teniendo accion tales resonancias. Entonces, por esa entrada del IC, se detecta el minimo de esa senoidal amortiguada (puede, por ejemplo, hacerse la derivada matematica temporal de esa señal, y de esa manera encontrarse un cambio en la pendiente de la misma). En cuanto se detecto un minimo de esa tension sinusoidal, inmediatamente se inicia otro ciclo de conduccion del MOSFET por medio del mecanismo arriba descripto. Desde que la energia remanente en el inductor una vez que el diodo ya no puede conducir es, en cierta manera, proporcional al tiempo activo del MOSFET, y por lo tanto a la demanda de energia de la carga, el inicio del nuevo ciclo depender  de cuan rapido el inductor agote su carga energetica. Por lo tanto, los ciclos se iniciaran mas seguidos (pero mas cortos) con baja carga, y mas espaciados (pero mas largos) con cargas pasadas.

De esta manera, entonces, surgen algunos problemas. Uno, que la frecuencia de funcionamiento de la fuente NO ES FIJA. Esto hace imposible la sincronizacion con una señal externa (Por ejemplo, la salida horizontal de un TV o monitor de PC). Dos, que en determinadas condiciones de ausencia o de muy baja carga, no puede garantizarse que la energia que quede en el inductor alcance a producir una oscilacion lo suficientemente importante como para garantizar una comutacion ZVS, o que la frecuencia alcance valores que complican el diseño o aumenten notablemente las perdidas, donde quedarian ocultas las ventajas del sistema. Ambos inconvenientes son de escasa importancia frente a las ventajas que se obtienen de esta manera. El primero de ellos se resuelve usando una segunda celda LC a la salida de la fuente, como ya se ha visto antes. El segundo se soluciona habitualmente en todos aquellos casos en que la carga puede ser removida de la fuente, mediante el agregado de pequeñas inductancias en serie con el inductor de entrada, de tal de aumentar de manera controlada la energia disponible para establecer la oscilacion.

Con el trancurso del tiempo, se propuso una solucion inteligente al segundo punto complicado. Se ha desarrollado un mecanismo interesante que consiste en una serie de IC capaces de saltear pulsos (Pulse Skipping) de la oscilacion. Quiere esto decir, que en lugar de realizar el encendido del MOSFET sobre P1, se hace sobre P2 o P3 si la carga es extremadamente pequeña (o nula). En este caso la conmutacion se realiza en condiciones menos favorables, porque la tension en esos valles es cada vez mas alta, debido a que las perdidas en el circuito resonante hacen que la amplitud de la oscilacion decaiga, ergo, los minimos son de mayor valor y los maximos de menor valor de pico; pero de cualquier manera es una situacion mucho mejor que la conmutacion sobre Ei como en el caso de la fuente de la figura 1. Ademas, de esta forma se contibuye a mantener entre limites mas estrechos, al rango de frecuencias en que la fuente debe operar.

LU8DBJ - FUENTES CONMUTADAS

   
 

Por Osvaldo LW1DSE

===============>>>>>>>>>>>>LU8DBJ - FUENTES CONMUTADAS=>

   
   
Fuentes 15 amper Fuentes 13,8 V 25 amp. Fuentes 13,8 V 30 amp. Fuentes switching - tutorial -  
volver a pagina anterior
 
Si desea contactarse conmigo, Webmaster de este sitio,envieme un mensaje de e-mail a: lu8dbj@gmail.com
Ultima modificacion de esta seccion:25 - 08 - 2008
Copyright © 2005, Paco lu8dbj.-
lu8dbj@gmail.com