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LW1DSE > TECH 26.02.11 23:13l 184 Lines 10786 Bytes #999 (0) @ WW
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Subj: Fuentes de Alimentaci¢n Conmutadas #29
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ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS º
º Por Osvaldo LW1DSE º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
No es el caso de la topolog¡a Fly Back al £nico que se lo puede con-
vertir en Cuasirresonante o ZVS. De hecho, cualquiera de ellas puede serlo,
si bien hay algunas que son m s simples, y hay otras muy dif¡ciles, como el
caso de la Push Pull. Hay integrados que cuentan con la etapa de potencia
incluida en un encapsulado TO220 de 5 o 7 pines, especialmente dise¤ado para
realizar convertidores Fly Back o Forward con unos pocos materiales extras.
Dado que rara vez se las utiliza en topolog¡as no aisladas por trans-
formador, vamos a ver como se puede implementar un convertidor Half Bridge
con ZVS. Los hay de tres tipos diferentes: carga serie, carga paralelo, y
carga mixta. Todo depende de como se haga la conexi¢n de los elementos que
intervendr n en la resonancia con el objeto de aprovechar alg£n m ximo o m¡-
nimo y realizar en ese instante la entrada o salida de la conducci¢n de los
MOSFET de potencia.
MF1
oÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
+ ³ ³ÄÄÙ T1 D1
Ei ³ oÄÄÄÄ´<Ä¿ ÚÄÄ´>ÃÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄo+ Eo
ÄÄÁÄÄ ³ÄÄ´ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ºÛ ø ³ ³
ÄÄÂÄÄ oÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ øÛºÛ ³ ³
CS/2³ ³ ³ ÛºÛ ³ ³
³ ÃÄÄÄÙ ÛºÃÄÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄ¿ ³
³ ³ ÛºÛ ø ³ ³ ³
ÃÄÄ¿ ³ ÍÍÍ ÛºÛ ³ ³ ³
³ ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ(ÄÄÛÛÛÄÄÄÄÄÙºÛ ³ ³ ³
CS/2³ ³ ÀÄÄ´>ÃÄÄÙ ³ + ³ Co
ÄÄÁÄÄ ³ÄÄÙ L1 D2 ³ ÄÄÁÄÄ
ÄÄÂÄÄ oÄÄÄÄ´<Ä¿ ³ ÄÄÂÄÄ
³ ³ÄÄ´ ³ - ³
- ³ oÄÄÄÄÄÄÄ´ Figura 1: Half Bridge ³ ³
oÄÄÄÄÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ de carga en serie. ÀÄÄÄÄÄÄÅÄÄÄo-
ÄÁÄ MF2 ÄÁÄ
///
MF1
oÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
+ ³ ³ ³ÄÄÙ CP T1 D1 ÍÍÍÍÍ L2
Ei ³ ³+ oÄÄÄÄ´<Ä¿ ÚÄÄ´>ÃÄÄÂÄÄÛÛÛÛÛÄÄÄÂÄÄo+ Eo
± ÄÄÁÄÄ ³ÄÄ´ ÚÄÄÄÄÂÄÄÄ¿ºÛ ø ³ ³
± ÄÄÂÄÄ oÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ ³ øÛºÛ ³ ³
R2 ± C1 ³- ³ ³ ÄÁÄ ÛºÛ ³ ³
³ ³ ÃÄÄÄÙ ÄÂÄ ÛºÃÄÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄ¿ ³
³ ³ ³ ³ ÛºÛ ø ³ ³ ³
ÃÄÄÄÄÄÅÄÄ¿ ³ ÍÍÍ ³ ÛºÛ ³ ³ ³
³ ³ ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ(ÄÄÛÛÛÄÄÄÁÄÄÄÙºÛ ³ ³ ³
³ C2 ³+ ³ ÀÄÄ´>ÃÄÄÙ ³ + ³ Co
R1 ± ÄÄÁÄÄ ³ÄÄÙ L1 D2 ³ ÄÄÁÄÄ
± ÄÄÂÄÄ oÄÄÄÄ´<Ä¿ ³ ÄÄÂÄÄ
± ³- ³ÄÄ´ Figura 2: Half Bridge ³ - ³
- ³ ³ oÄÄÄÄÄÄÄ´ de carga en paralelo. ³ ³
oÄÄÄÄÁÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ ÀÄÄÄÄÄÄÅÄÄo-
ÄÁÄ MF2 ÄÁÄ
///
MF1
oÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ L2
+ ³ ³ÄÄÙ CP T1 D1 ÍÍÍÍÍ
Ei ³ oÄÄÄÄ´<Ä¿ ÚÄÄ´>ÃÄÄÂÄÄÛÛÛÛÛÄÄÄÂÄÄÄo+ Eo
ÄÄÁÄÄ ³ÄÄ´ ÚÄÄÄÂÄÄÄÄ¿ºÛ ø ³ ³
ÄÄÂÄÄ oÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ ³ øÛºÛ ³ ³
CS/2³ ³ ³ ÄÁÄ ÛºÛ ³ ³
³ ÃÄÄÄÙ ÄÂÄ ÛºÃÄÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄ¿ ³
³ ³ ³ ÛºÛ ø ³ ³ ³
ÃÄÄ¿ ³ ÍÍÍ ³ ÛºÛ ³ ³ ³
³ ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ(ÄÄÛÛÛÄÄÁÄÄÄÄÙºÛ ³ ³ ³
CS/2³ ³ ÀÄÄ´>ÃÄÄÙ ³ + ³ Co
ÄÄÁÄÄ ³ÄÄÙ L1 D2 ³ ÄÄÁÄÄ
ÄÄÂÄÄ oÄÄÄÄ´<Ä¿ ³ ÄÄÂÄÄ
³ ³ÄÄ´ ³ - ³
- ³ oÄÄÄÄÄÄÄ´ Figura 3: Half Bridge ³ ³
oÄÄÄÄÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ de carga en serie y ÀÄÄÄÄÄÄÅÄÄÄo-
ÄÁÄ MF2 paralelo (mixto). ÄÁÄ
///
En las tres figuras se pueden apreciar los esquem ticos correspon-
dientes a la implementaci¢n de convertidores cuasi-resonantes con ZVS o ZCS.
La figura 1 muestra un circuito de carga en serie. El primario del
transformador se halla en serie con una inductancia L1, la cual resuena junto
con la inductancia de dispersi¢n del transformador y el capacitor CR (partido
en dos mitades para realizar la conexi¢n central). Obs‚rvese que carece del
inductor de entrada al filtro en el secundario de la fuente.
En el segundo diagrama podemos ver un sistema de carga paralelo. La
inductancia de magnetizaci¢n del transformador y todas sus capacidades par -
sitas resuenan con Cp, la capacidad paralelo del circuito y una inductancia
L1.
Por £ltimo, se puede apreciar un circuito de carga mixta. Hay una re-
sonancia entre CS, capacidad serie; Cp, capacidad en paralelo; la inductancia
L1 y las diversas componentes par sitas de T1.
ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
³ ³ ³ ³
³ ³ ³ ³
³ ³ ³ ³ Hard Switching.
³ MF1 ON ³ ³ ³ (Sin ZVS)
³ ³ ³ ³
³ ³ ³ ³ ³
³ ³ ³ ³ ³
---ÄÙ---------ÀÄ¿--------ÚÄÙ---------ÀÄ¿--------ÚÄÙ---
³ ³ ³ ³
³ ³ ³ ³
³ ³ ³ ³
³ MF2 ON ³ ³ ³
³ ³ ³ ³
³ ³ ³ ³
MF1 se enciende ³ ³ ³ ³ Figura 4:
aca: ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÙ ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÙ Formas de onda
----->.ÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ .ÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ te¢ricas de un
.| ³ .| ³ Half Bridge.
. | ³ . | ³
. | ³ . | ³ .
. | MF1 ON ³ . | ³ .
. | ³ . | ³ . |
. | ³ . | ³ . |
. | ³ . | ³ . |
--------------------------------------------------------------
. | ³ . | ³
¬ de onda . | ³ . | ³ Con ZVS.
senoidal . | ³ . | ³
debido a la-->. | MF2 ON ³ . | ³
resonancia. . | ³ . | ³
. | ³ . | ³
.| ³ .| ³
.ÄÄÄÄÄÄÄÄÙ .ÄÄÄÄÄÄÄÄÙ
B sicamente en los tres casos, el fen¢meno es similar. Cuando uno de
los MOSFET sale de la conducci¢n, se establece una parte de un ciclo oscila-
torio que tiende a llevar la tensi¢n en el punto de uni¢n de los dos MOSFET
muy cerca de la tensi¢n del MOSFET que deber¡a entrar a la conducci¢n. De
esta forma, cuando ese segundo MOSFET es llevado a la conducci¢n, act£a con-
mutando una tensi¢n muy baja entre bornes del mismo. La diferencia entre los
tres, radica en el rango de aplicaci¢n de cada uno de ellos. Ver figura 4.
El circuito de carga serie tiende a comportarse como un generador de
corriente, de manera que puede tener inestabilidades de funcionamiento con
baja o nula corriente de carga. El de carga en paralelo tiene muy baja im-
pedancia de salida, y por lo tanto muy buena regulaci¢n por carga, pero la
eficiencia cae con poca carga debido a que puede no alcanzar la energ¡a en
juego para alcanzar la amplitud de oscilaci¢n necesaria. Y el tercero nace
como un compromiso entre ambos esquemas. Con cargas pesadas predomina el es-
quema de carga serie y a poca carga el paralelo. El punto de inflecci¢n se
gobierna con la relaci¢n entre CP y CS. Como ventajas de esta configuraci¢n
se pueden nombrar: bajas p‚rdidas en la conmutaci¢n y por conducci¢n, pres-
cindencia de snubbers y clampers, y mayor eficacia a bajas cargas de salida.
Como detalle final, v lido tanto para este caso como el anterior de
la topolog¡a Fly Back, puede observarse (excepto en el caso particular del
"Pulse Skipping" ), que la frecuencia de resonancia es unas pocas veces m s
elevada que la de conmutaci¢n de la fuente propiamente dicha. Esto sucede as¡
porque se necesita s¢lo un cuarto del ciclo de la resonancia en cada flanco
de entrada en conducci¢n del/los MOSFET('s). As¡ mismo, la forma de onda es
netamente rectangular en la mayor parte del ciclo de la frecuncia (enti‚ndase
por ciclo, al per¡odo de tiempo transcurrido entre dos puntos similares de la
forma de onda, recorridos en el mismo sentido, y su inversa matem tica, la
frecuencia de conmutaci¢n de la fuente). Esto las diferencia de una categor¡a
m s existente, denominadas resonantes, en donde la forma de onda es casi si-
nusoidal, pero que todav¡a no ha alcanzado una masificaci¢n tan grande como
la ya vistas en estos art¡culos.
Fin del cap¡tulo #29
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. 9 paneles solares 10W. º
º oszappa@yahoo.com ; oszappa@gmail.com º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
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