Presentacin de PowerPoint

1
Convertidores CC/CC
Objetivos - Estudio de las topologías de
convertidores CC/CC mas utilizadas -
Topologías típicas - Selección de
dispositivos - Aplicaciones convertidores CC/CC

2
Convertidores CC/CC
Salida
Entrada
Continua regulada
Continua sin regular
Regulador Disipativo DC/DC
Regulador Conmutado CC/CC
Ciclo de Trabajo
3
Convertidores CC/CC
Regulador Conmutado CC/CC
Valor medio de la corriente en un condensador
Valor medio de la tensión en una bobina
4
Convertidores CC/CC
Regulador Conmutado CC/CC
Estudio de convertidores CC/CC - Los
semiconductores son ideales, no hay caídas de
tensión. - Los elementos magnéticos son
ideales, no existen perdidas en los mismos - El
rizado de la tensión de salida es despreciable.
5
Convertidores CC/CC
Convertidor Reductor Buck
Convertidor CC/CC cuya tensión de salida es
siempre inferior a la de entrada
Intervalo 0 lt t lt DT
Intervalo DT lt t lt (1-DT)
Trabajando en MMC (modo de conducción
continuo) El convertidor se diseña como
sigue - Se elige el valor de D que viene
impuesto por la tensión de salida - La
inductancia se diseña para que este en MMC en
todo el régimen de trabajo. - El valor del
condensador se elige en función del rizado de
tensión máximo permitido sobre la carga
6
Convertidores CC/CC
Convertidor Reductor Buck
Intervalo 0 lt t lt DT
Intervalo DT lt t lt (1-D)T
7
Convertidores CC/CC
Convertidor Reductor Buck
Valor medio de la tensión de en la bobina nula a
ciclo de trabajo

• Valor de la inductancia
• Se eligen en función del rizado de corriente por
  la bobina.
• Un parámetro de diseño puede ser que el rizado
  sea del 30 del valor de la Imed por la carga.
• - Que esté en MCC (Modo de conducción continua),
  en todo el régimen de carga.

8
Convertidores CC/CC
Convertidor Reductor Buck
Valor medio de la corriente por la carga
Criterio de diseño el rizado de corriente 30
del IOMED
Criterio de diseño que este en MMC todo el
régimen de carga
9
Convertidores CC/CC
Convertidor Reductor Buck
Elección del condensador de Filtro Incremento de
carga en el condensador
Siendo
10
Convertidores CC/CC
Convertidor Elevador Boost
Intervalo 0 lt t lt DT
Convertidor CC/CC cuya tensión de salida es
siempre superior a la de entrada
Intervalo DT lt t lt (1-DT)
11
Convertidores CC/CC
Convertidor Elevador Boost
Intervalo 0 lt t lt DT
Intervalo DT lt t lt (1-DT)
12
Convertidores CC/CC
Convertidor Elevador Boost
Valor medio de la tensión en la bobina nula a
ciclo de trabajo

• Valor de la inductancia
• Se eligen en función del rizado de corriente por
  la bobina.
• - Que esté en MCC (Modo de conducción continua),
  en todo el régimen de carga. El limite de MMC y
  MMD se cumple para el Idmed lt ISmed

El valor mínimo de la inductancia viene dado para
13
Convertidores CC/CC
Convertidor Elevador Boost
Elección del condensador de Filtro Incremento de
carga en el condensador
El valor del condensador se puede calcular como
14
Convertidores CC/CC
Convertidor Elevador - Reductor Buck - Boost
Intervalo 0 lt t lt DT
Convertidor CC/CC cuya tensión de salida puede
ser inferior o superior a la de salida La
tensión de salida esta invertida con la entrada.
Intervalo DT lt t lt (1-DT)
15
Convertidores CC/CC
Convertidor Elevador - Reductor Buck - Boost
Intervalo 0 lt t lt DT
Intervalo DT lt t lt (1-DT)
16
Convertidores CC/CC
Convertidor Elevador - Reductor Buck - Boost
Valor medio de la tensión en la bobina nula ciclo
de trabajo
Valor de la inductancia y el condensador de
filtro se calculan como sigue
El criterio siempre es el mismo, que el valor
medio por la carga tiene que ser mayor o igual
que la expresión del valor medio por el diodo que
es la corriente de salida
El valor mínimo de la inductancia viene dado
para estar en MCC
17
Convertidores CC/CC
Convertidor Elevador - Reductor Buck - Boost
Para el cálculo del condensador de filtro
tendremos en cuenta el incremento de carga en el
extremos del condensador. Conocida la corriente
de salida podremos calcular dicho valor
Despejando C de la expresión, obtenemos el valor
del condensador a colocar
18
Convertidores CC/CC
Convertidor Retroceso flyback
El convertidor de retroceso deriva del
convertidor elevador reductor. Este convertidor
presenta asilamiento entre la entrada y la
salida. La tensión de salida puede ser inferior
o superior a la tensión de salida. Tiene un
parámetro más de diseño que es la relación de
transformación. El cálculo del transformador se
realiza de la misma forma que el de una bobina.
19
Convertidores CC/CC
Convertidor Retroceso flyback
Intervalo 0 lt t lt DT
Intervalo DT lt t lt (1-DT)
20
Convertidores CC/CC
Convertidor Retroceso flyback
El diseño comienza por elegir la relación de
transformación en función de la tensión de salida
una vez que se fija el ciclo de trabajo. La
relación de transformación viene dada por la
expresión
Para calcular la expresión de la inductancia L1
tendremos en cuanta lo siguiente
El criterio siempre es el mismo, que el valor
medio por la carga tiene que ser mayor o igual
que la expresión del valor medio por el diodo que
es la corriente de salida, por lo que la
expresión quedará
21
Convertidores CC/CC
Convertidor Retroceso flyback
Despejando L1 de la expresión anterior obtenemos
el valor de la inductancia magnetizante del
primario.
El calculo del condensador de filtro se realiza
de la misma forma que se calculo para el
convertidor Buck Boost.
Despejando C de la expresión, obtenemos el valor
del condensador a colocar
22
Convertidores CC/CC
Convertidor Directo Forward

• Proviene del convertidor reductor
• Posee un transformador de tres devanados N1N2
  que proporcionan la transferencia de potencia
  hacia la salida del convertidor, y N1N3 que
  facilitan la desmagnetización del transformador
• La relación N1N2 se calcula de forma que en
  función de la relación de transformación del
  convertidor..
• La relación N1N3 se utiliza para garantizar que
  el transformador se desmagnetiza en cada ciclo
  completo.

Devanado desmagnetizador
23
Convertidores CC/CC
Convertidor Directo Forward
0 lt t ltDT
- Estudiamos el convertidor en MCC y O lt t lt DT

• Circuito equivalente, tendremos en cuenta el
  circuito equivalente del transformador
• Para el calculo de la corriente i1 hay que tener
  en cuenta la corriente magnetizante del
  transformador

La corriente por el primario es suma de la
magnetizante y la reflejada del secundario N1N2
Circuito equivalente del transformador N1N2
24
Convertidores CC/CC
Convertidor Directo Forward
La corriente por el primario es
(Magnetizante)
(se hace cero cada ciclo)
(Reflejada del secundario))
La corriente en la salida
25
Convertidores CC/CC
Convertidor Directo Forward
Intervalo DT lt t lt T

• En el siguiente intervalo el transistor no
  conduce.
• El transformador se debe desmagnetizar ya que en
  este ciclo no hay transferencia de potencia
  primario secundario.
• La corriente por la salida se cierra a través
  del diodo situado en paralelo con la carga y
  fltro LC.

Circuito equivalente
La corriente magnetizante del devanado N3 será
26
Convertidores CC/CC
Convertidor Directo Forward
La condición de desmagnetización es que ?tmlt(1-D)T
Condición de diseño Numero de espiras del
primario y del devanado desmagnetizador iguales
obtenemos la condición del ciclo de trabajo D
Condición de desmagnetización
27
Convertidores CC/CC
Convertidor Directo Forward
La relación de transformación se obtiene a partir
del valor medio de la tensión en la bobina
El valor de la tensión de salida es similar a la
del convertidor reductor multiplicado por la
relación de transformación N1N2
- Conocemos la relación de espiras N1N2. - La
condición de diseño del trafo viene dado por el
flujo máximo en el núcleo.
El flujo en el transformador viene dado por
28
Convertidores CC/CC
Convertidor Directo Forward
Calculo del condensador y la bobina
Siendo
El calculo de la bobina para que este en MCC en
todo el margen de potencia tendremos
29
Convertidores CC/CC
Convertidor en medio Puente (Half brigde)
0 lt t lt DT/2
Cuando conduce el transistor aplica tensión al
transformador y los diodos del puente de salida
funcionan como rectificador
30
Convertidores CC/CC
Convertidor en medio Puente (Half brigde)
Etapa de entrada
Cuando los transistores no conducen la tensión
aplicada a la salida del transformador es 0 y por
lo tanto conducen todos los diodos debido a la
corriente almacenada en la bobina de salida.
La tensión de salida será
Condensadores de tipo electrolítico Capacidad
elevada
La bobina se calcula para que trabaje en MCC en
todo el margen de potencia. El cálculo del
condensador se realiza como en el convertidor
reductor.
31
Convertidores CC/CC
Convertidor en Puente completo (Full - Brigde)
32
Convertidores CC/CC
Convertidor en Push - Pull
33
Convertidores CC/CC
Convertidor en Push - Pull