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LW1DSE > TECH 16.08.10 14:16l 176 Lines 10703 Bytes #999 (0) @ WW
BID : 1727-LW1DSE
Read: GUEST
Subj: Fuentes Conmutadas #16
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ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS º
º Por Osvaldo LW1DSE º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
En esta entrega les ofrezco un comentario acerca de una topolog¡a de
la cual existe mucha literarura al respecto, pero de la cual lamentablemente
nunca (hasta la fecha) he podido ver una implementaci¢n pr ctica de la misma.
Ignoro los motivos de tal ausencia en la vida real.
Se trata de un sistema que se puede aplicar a cualquier topolog¡a que
haga uso de transformadores trabajando con flujo bipolar (quedando excluidas
la Fly Back y el Forward Converter por no cumplir esa condici¢n). Yo hab¡a
comenzado un montaje a modo experimental, pero qued¢ trunco por razones de
fuerza mayor.
Se trata del rectificador "current doubler", o doblador de corriente.
Para todos aquellos que est n familiarizados con el doblador de tensi¢n, se
puede encontrar puntos en com£n. Se trata de una configuraci¢n en la cual a un
puente de Graetz, en lugar de sustituir dos de los diodos del mismo por
capacitores (doblador de tensi¢n o voltage), se reemplazan por dos inductan-
cias iguales, pero sin acoplamiento magn‚tico entre s¡, lo cual nos trae a la
memoria lo explicado en el cap¡tulo dedicado a fuentes "Buck" fuera de fase.
Para ver como funciona, me voy a valer de un esquem tico tra¡do desde
el cap¡tulo de la topolog¡a Half Bridge, y luego le voy a hacer las modifica-
ciones para evitar al lector el trabajo de abrir tal art¡culo para efectuar
la comparaci¢n visual del mismo. S¡ lo voy a remitir all¡ en caso de no haber-
se interiorizado antes del mismo.
MF1
oÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
+ ³ ³ ³ÄÄÙ T1 D1 ÍÍÍÍÍ L1
Ei ³ ³+ oÄÄÄÄ´<Ä¿ ÚÄÄ´>ÃÄÄÂÄÄÛÛÛÛÛÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄ¿
± ÄÄÁÄÄ PWM2 ³ÄÄ´ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ º Û ø ³ ³ ³
± ÄÄÂÄÄ oÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ øÛ º Û n2 ³ ³ ³
R2 ± C1 ³- ³ ³ Û º Û ³ ³ ³
³ ³ ÃÄÄÄÙ n1 Û º ÃÄÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄ¿ ³ ³
³ ³ ³ Û º Û ø ³ ³ ³ ³
ÃÄÄÄÄÄÅÄÄ¿ Ei/2 ³ Û º Û n2 ³ ³ ³ ³
³ ³ ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ(ÄÄÄ´ÃÄÄÄÄÄÙ º Û ³ ³ ³ ³
³ C2 ³+ ³ CA ÀÄÄ´>ÃÄÄÙ ³ + ³ Co ³ Rc
R1 ± ÄÄÁÄÄ ³ÄÄÙ D2 ³ ÄÄÁÄÄ ±
± ÄÄÂÄÄ oÄÄÄÄ´<Ä¿ MF2 ³ ÄÄÂÄÄ Eo ±
± ³- PWM1 ³ÄÄ´ ³ - ³ ³
- ³ ³ oÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ ³ ³
oÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ ÀÄÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÄÄÙ
ÄÁÄ ÄÁÄ
GND1 GND 2
Figura 1: topolog¡a Half Bridge cl sica.
MF1
oÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ L1
+ ³ ³ ³ÄÄÙ T1 ÍÍÍÍÍ
Ei ³ ³+ oÄÄÄÄ´<Ä¿ ÚÄÄÄÄÄÄÂÄÄÛÛÛÛÛÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄ¿
± ÄÄÁÄÄ PWM2 ³ÄÄ´ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ º Û ø ³ ³ ³
± ÄÄÂÄÄ oÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ øÛ º Û n2 ³ ³ ³
R2 ± C1 ³- ³ ³ Û º Û ³ ³ ³
³ ³ ÃÄÄÄÙ n1 Û º ÃÄ ³ ³ ³
³ ³ ³ Û º Û ø ³ ³ ³
ÃÄÄÄÄÄÅÄÄ¿ Ei/2 ³ Û º Û n2 ³ L2 ³ ³
³ ³ ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ(ÄÄÄ´ÃÄÄÄÄÄÙ º Û ³ ÍÍÍÍÍ ³ ³
³ C2 ³+ ³ CA ÀÄÄÂÄÄÄ(ÄÄÛÛÛÛÛÄÄÄ´ Co ³ Rc
R1 ± ÄÄÁÄÄ ³ÄÄÙ ³ ³ ³ + ±
± ÄÄÂÄÄ oÄÄÄÄ´<Ä¿ MF2 ³ ³ ÄÄÁÄÄ Eo ±
± ³- PWM1 ³ÄÄ´ ³ ³ ÄÄÂÄÄ ³
- ³ ³ oÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ ³ D1 ³ - ³
oÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ ³ ÀÄÄÄ´<ÃÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÄÄÙ
ÄÁÄ ³ ³
GND1 ÀÄÄÄÄÄÄÄ´<ÃÄÄÄÄ´
D2 ³ L1 = L2
ÄÁÄ D1 = D2
GND 2 MF1 = MF2
Figura 2: topolog¡a Half Bridge con Current Doubler
La figura 2 muestra un esquema de la topolog¡a Half Bridge con
Current Doubler (doblador de corriente). Hago incapi‚ en el dibujo, que se usa
el mismo transformador que para la rectificaci¢n de onda completa de la fig.
1. La diferencia fundamental radica en la presencia (ya anunciada) de un se-
gundo inductor L2 id‚ntico al L1 de la figura 1, y en que ahora los diodos se
han conectado sobre el polo negativo de la rectificaci¢n, pero cumpliendo
la misma tarea que en la topolog¡a cl sica. La salida del polo positivo se
obtiene de la uni¢n de las dos inductancias, aunque la implementaci¢n funciona
igual con los diodos a positivo y los choques a negativo. La derivaci¢n en el
devanado secundario del tranformador ya no se usa, y puede carecer de ella.
La idea, es la siguiente. Supongamos que en un determinado momento es
llevado a la conducci¢n MF1. Este impone el polo positivo de la tensi¢n de
entrada Ei sobre el terminal superior del transformador T1, con lo cual todos
los terminales hom¢nimos del mismo adquieren ese potencial con respecto a los
corresponientes retornos. En esas condiciones, circula corriente por el cir-
cuito de salida conformado por: devanado secundario del transformador, induc-
tor L1, Co y la carga, cerrando por D2 hacia n2 dado que este terminal es
negativo y polariza a D2 en directo haciendo su c todo negativo respecto a su
nodo. Cuando finalice el per¡odo de conducci¢n de MF1, se vendr un dead time
imperativo para este tipo de topolog¡as. En ese momento la tensi¢n de salida
del tranformador se anula. Empero, por la salida contin£a fluyendo por la
acci¢n de freeweeling de L1 v¡a D1. Terminado este, se encender MF2 provo-
cando la situaci¢n inversa. Todos los terminales superiores ahora se hacen
negativos. Entonces, se invierte el sentido de circulaci¢n de corriente en los
arrolamientos del tranformador. En el secundario, el flujo de corriente se da
por: terminal inferior (positivo) del transformador, L2, carga + Co, retornan-
do por D1 y el terminal superior del secundario, ahora negativo. Pero, si el
c lculo de los inductores ha sido correctamente realizado, esta circulaci¢n
de corriente desde el devanado secundario del transfomador, se suma a la
acci¢n de freeweeling desde L1 tambi‚n conducida por D1, de manera que la
corriente de salida es el aporte de L2 y el secundario de T1, y el de free-
weeling de L1 De ah¡ que puede circular el doble de corriente, y se justifica
as¡ su nombre. Cuando se apaga MF2, nuevamente se anulan el potencial a la
salida de T2, pero ahora quedan ambos inductores haciendo freeweeling a
trav‚s del diodo asociado, hasta que nuevamente se encienda MF1, donde se
repite el ciclo descripto al principio del p rrafo, pero al que ahora se suma
el aporte de freeweeling de L2 por D2 que contin£a conduciendo. Adem s, se
obtiene otra ventaja colateral. Como los 2 diodos se hallan conduciendo, se
puede deducir r pidamente que el devanado secundario del transformador queda
en cortocircuito durante los per¡odos de dead time, con lo cual, toda energ¡a
acumulada en el n£cleo del mismo es inmediatamente descargada, permitiendo el
arranque de un nuevo hemiciclo en condiciones ¢ptimas.
Es as¡, como entonces, siempre hay circulaci¢n de corriente por doble
aporte, ya sea de los dos inductores en freeweeling, o bien desde uno de ellos
en esa misma situaci¢n, y el otro desde el secundario de T1. En este caso,
tambi‚n se observa cierta similitud para con el circuito de 2 o mas fuentes en
paralelo, sincronizadas en frecuencia operando fuera de fase. La salvedad que
hay que hacer en este caso, es que obviamente no puede haber solapamiento de
ciclos activos desde el transformador, porque no se pueden entregar en un
mismo instante, polaridades inversas por un mismo borne del transformador, y
porque ello implicar¡a encender ambos MOSFET, provoc ndose un poderoso corto-
circuito sobre la entrada de la fuente.
ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿<- MF1 on
Gate ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
MF1 -------------------------------------------------------------------
ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿<- MF2 on
Gate ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
MF2 -----------------------------------------------------------------
+ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿<-Ei ÚÄÄÄ¿ MF1 on
³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
Entrada --ÀÄ¿---ÚÄÙ---ÀÄ¿---ÚÄÙ---ÀÄ¿---ÚÄÙ---ÀÄ¿---ÚÄÙ---ÀÄ¿---ÚÄÙ--Ei/2
de T1 ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
- ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ<-0V ÀÄÄÄÙ<- MF2 on
Dead Time
² D1 on ± D2 on / \
ÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄ Ei/2 * n2/n1
³ ³±±±³ ³²²²³ ³±±±³ ³²²²³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
Entrada ³ ³±±±³ ³²²²³ ³±±±³ ³²²²³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
de "L" ³ ³±±±³ ³²²²³ ³±±±³ ³²²²³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---- 0V ³<--- T --->³ 0V
³<--- T --->
Figura 2: Formas de onda te¢ricas en un Half Bridge
ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º Osvaldo F. Zappacosta. Barrio Garay (GF05tg) Alte. Brown, Bs As, Argentina.º
º Mother UMC æPC:AMD486@120MHz, 16MbRAM HD IDE 1.6Gb MSDOS 7.10 TSTHOST1.43C º
º Bater¡a 12V 160AH. 6 paneles solares 10W. º
º oszappa@yahoo.com ; oszappa@gmail.com º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
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