(Gp:) Salida (Gp:) Carga Circuitos de mando para convertidores Ideas generales (Gp:) Vg (Gp:) Entrada (Gp:) + (Gp:) Etapa de potencia (Gp:) – (Gp:) Vref (Gp:) Av (Gp:) + (Gp:) Realimentación En general, los convertidores constan de: – Etapa de potencia – Circuito de mando – Red (redes) de realimentación de variables de entrada y/o salida – Protecciones (Gp:) Circuito de mando
Circuitos de mando para convertidores Ideas generales En todos los casos, la transferencia de energía entre la entrada y la salida se controla con la conmutación cíclica del interruptor controlado (transistor o tiristor). En general, cuanto mayor es la parte del periodo total de conmutación en la que el interruptor está cerrado, mayor es la transferencia de energía. Se puede operar a frecuencia fija, o a tiempo de conducción fijo, o a tiempo de no conducción fijo. (Gp:) Salida (Gp:) Carga (Gp:) Vg (Gp:) Entrada (Gp:) + (Gp:) Etapa de potencia (Gp:) Circuito de mando
Circuitos de mando para convertidores Tipos de operación (Gp:) vgs (Gp:) TS (Gp:) tC (Gp:) TS (Gp:) tC’ (Gp:) Etapa de potencia (Gp:) Circuito de mando (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) vgs Operación a frecuencia fija (y tiempo de conducción variable). TS no varía y tc sí lo hace. Operación a tiempo de conducción fijo (y frecuencia variable). TS varía y tc no lo hace. (Gp:) vgs (Gp:) TS (Gp:) tC (Gp:) TS’ (Gp:) tC Operación a tiempo de no conducción fijo (y frecuencia variable). TS varía y tnc=TS-tc no lo hace. (Gp:) vgs (Gp:) TS (Gp:) tC (Gp:) tnc (Gp:) TS’ (Gp:) tC’ (Gp:) tnc
Circuitos de mando para convertidores Circuitos de mando con operación a frecuencia fija (Gp:) vgs (Gp:) TS (Gp:) tC (Gp:) TS (Gp:) tC’ (Gp:) Etapa de potencia (Gp:) Circuito de mando (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) vgs Es la más utilizada en convertidores. Las razones para ello son: – Se optimiza el diseño de los componentes reactivos. – Las pérdidas de conmutación son constantes. – Se acota mejor el espectro de interferencias electromagnéticas generadas. Se genera fácilmente con un modulador de ancho de pulso (Pulse Width Modulator, PWM)
(Gp:) PWM Circuitos de mando para convertidores El modulador de ancho de pulso El “corazón” del circuito de mando de los convertidores conmutados es el modulador de ancho de pulso, PWM (Gp:) vgs (Gp:) VP (Gp:) VV (Gp:) VPV (Gp:) vd (Gp:) TS (Gp:) tC (Gp:) vd – VV (Gp:) VPV (Gp:) d = Definición de ciclo de trabajo: d= tC/TS (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) vd (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) Generador de rampas (oscilador) (Gp:) vgs (Gp:) + (Gp:) –
Circuitos de mando para convertidores Circuitos de mando integrados basados en modulador de ancho de pulso (Gp:) vd (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) Generador de rampas (oscilador) Normalmente incluyen más funciones: (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) Av (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) Reg V – Amplificador de error del lazo de tensión – Comparadores para alarmas – Circuitería lógica de actuación – Amplificación de señales – Regulador lineal (Gp:) vgs (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) “Driver” (Gp:) Circuitería lógica
Circuitos de mando para convertidores Algunos circuitos de mando general dos salidas – Desfasadas 180º – Complementarias (Gp:) vgs2 (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) “Driver” Circuitos de mando integrados basados en modulador de ancho de pulso (Gp:) vgs1 (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) “Driver” (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) Generador de rampas (oscilador) (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) Av (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) + (Gp:) Reg V (Gp:) Circuitería lógica (Gp:) vcmp (Gp:) + (Gp:) –
Circuitos de mando para convertidores Desfasadas 180º Circuitos de mando integrados basados en modulador de ancho de pulso (Gp:) vcmp (Gp:) vgs1 (Gp:) vgs2 Complementarias (Gp:) vcmp (Gp:) vgs1 (Gp:) vgs2
Circuitos de mando para convertidores Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525 Diagrama de bloques del UC 3525
Circuitos de mando para convertidores Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
Circuitos de mando para convertidores Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525 Montaje del generador de rampas (oscilador) (Gp:) CT (Gp:) RT (Gp:) Estas “masas” deben estar muy próximas
Circuitos de mando para convertidores Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525 Montaje con “tiempo muerto regulable” (Gp:) CT (Gp:) RT (Gp:) RD
Circuitos de mando para convertidores Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525 El amplificador de error es de transconductancia (comportamiento como fuente de corriente en la salida)
Circuitos de mando para convertidores Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525 Montaje habitual del amplificador de error para cerrar el lazo de realimentación (Gp:) RL (Gp:) Al terminal 16 (Gp:) A la salida del convertidor (Gp:) CR (Gp:) RR2 (Gp:) RR1
Circuitos de mando para convertidores Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525 Montaje del amplificador de error para comprobar el funcionamiento en lazo abierto Regulación de tensión para modificar el ciclo de trabajo (Gp:) RR (Gp:) Al terminal 16
Circuitos de mando para convertidores Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525 Arranque suave (Gp:) vss (Gp:) vgs (Gp:) CSS (Gp:) vSS (Gp:) + (Gp:) – El ciclo de trabajo aumenta lentamente en el proceso de arranque del convertidor La tensión VSS crece con una derivada definida por CSS
Circuitos de mando para convertidores Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525 Tratamiento de las protecciones y de las alarmas (Gp:) valn (Gp:) vgs En el UC 3525 se utiliza el terminal 10 (Shutdown”) para esto (Gp:) val1 (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) valn (Gp:) + (Gp:) –
Circuitos de mando para convertidores Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525 Tratamiento de las protecciones y de las alarmas (Gp:) valn (Gp:) vgs ¿Qué pasa si al cesar los pulsos de control la situación de alarma desaparece? (Gp:) Normal (Gp:) Alarma (Gp:) Arranq. (Gp:) Normal (Gp:) Alarma (Gp:) Arranq. (Gp:) Normal (Gp:) Alarma Este tipo de operación recibe el nombre popular de “modo hipo”
Circuitos de mando para convertidores Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525 Amplificadores de corriente de salida No son etapas complementarias, sino montajes “totem pole”
Circuitos de mando para convertidores Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525 Amplificadores de corriente de salida Recomendamos realizar una amplificación posterior externa al “chip” y tan cercana al transistor como sea posible (Gp:) “Driver” externo (Gp:) + (Gp:) – (Gp:) Al terminal 12 “Ground” (Gp:) A +VCC 100 W 47 W 1 mF (Gp:) Conexionado críticamente corto (Gp:) Conexionado no crítico