Clase5-convertidores Aislados

Electrónica de Potencia Convertidores aislados

Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

Indice

Fundamentos de Convertidores Aislados

Convertidores con excitación unidireccional del núcleo

Convertidores con excitación bidireccional del núcleo

Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

2

Fuentes de alimentación regulada- Introducción Las fuentes de alimentación deben cumplir: (1)Salida Regulada, (2)Aislamiento, (3) salidas múltiples. La meta común es la reducción de tamaño y peso, así como la mejora de su eficiencia. La comparación de costos entre fuentes de alimentación lineales y de conmutación depende de su potencia nominal. Fuentes de alimentación lineales

Desventaja: Eficiencia va de ( 30 – 60 )% Grandes y pesadas

Ventajas: No EMI, baratas (<25W) Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

© 2013 UNI

3

Fuentes de alimentación regulada Como los dispositivos de potencia funcionan como interruptores (no activa), disipan menos potencia.

Ventajas:  Eficiencia entre (70 a 90)%  Tamaño y peso son mucho menores

Desventajas:  EMI  Mucho mas complejo Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

© 2013 UNI

4

Convertidores con aislamiento Los convertidores aislados pueden ser: Densidad de flujo máximo Densidad de flujo remanente

 Excitación unidireccional del núcleo (cuadrante 1): flyback, directo.  Excitación bidireccional del núcleo (cuadrante 1 y 3): contrafase (pushpull, semipuente, puente completo).

Grande (limitar la corriente) Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

© 2013 UNI

5

Comando de convertidores de CC-CC con aislamiento

Parámetro a controlar) Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

© 2013 UNI

6

Convertidores Flyback

Derivado del Buck/Boost. Se utiliza para alta potencia y media potencia (>50w)

ON Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

OFF (desmagnetización incompleta) 7

Análisis de Flyback Analizando el voltaje (primario) - ON: 𝑑∅ 𝑉𝑑 = 𝑁1 (Faraday) 𝑑𝑡 ON

OFF

∅ 𝑡 =∅ 0 +

𝑉𝑑 𝑡, 𝑁1

0 < t < 𝑡𝑒𝑛𝑐

∅ = ∅ 𝑡𝑒𝑛𝑐 = ∅ 0 +

𝑉𝑑 𝑡 𝑁1 𝑒𝑛𝑐

Analizando el voltaje (primario) - OFF: 𝑁1 𝑑∅ −𝑉𝑜 = 𝑁1 𝑁2 𝑑𝑡 ∅ 𝑡 =∅−

𝑉𝑜 (𝑡 − 𝑡𝑒𝑛𝑐 ), 𝑁2

∅ 𝑇𝑠 = ∅ 0 +

𝑉𝑑 𝑉𝑜 𝑡𝑒𝑛𝑐 − (𝑇 − 𝑡𝑒𝑛𝑐 ) 𝑁1 𝑁2 𝑠

Régimen Permanente: ∅ 𝑇𝑠 = ∅(0) Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

𝑡𝑒𝑛𝑐 < t < 𝑇𝑠

𝑉𝑜 𝑁2 𝐷 = 𝑉𝑑 𝑁1 1 − 𝐷 8

Otras topologías de Flyback

Flyback de dos transistores Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

Flyback en paralelo 9

Convertidor Directo

Analizando el voltaje en el inductor L (ON)

vL 

N2 Vd  Vo, N1

0  t  tenc

Analizando el voltaje en el inductor L (OFF)

vL  Vo,

tenc  t  Ts

Vo N 2  D Vd N1 Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

10

Convertidor de contrafase (Push-pull) T1 conduce, D1 polarización inversa

vL 

conduce,

N2 Vd  Vo, N1

D2

0  t  tenc

Durante el intervalo  , cuando ambos interruptores están apagados, ambos diodos conducen

vL  Vo,

tenc  t  Ts

Al equiparar el voltaje interno en el inductor para Ts

2

Vo N  2 2 D, 0  D  0.5 Vd N1

Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

11

Convertidor de semipuente T1 conduce, D1 polarización inversa

vL 

conduce,

N 2 Vd  Vo, N1 2

D2

0  t  tenc

Durante el intervalo  , cuando ambos interruptores están apagados, ambos diodos conducen

vL  Vo,

tenc  t  Ts

Al equiparar el voltaje interno en el inductor para Ts

2

Vo N 2  D, 0  D  0.5 Vd N1

Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

12

Convertidores de puente completo (T1,T3) conduce, D1 conduce, D2 polarización inversa

vL 

N2 Vd  Vo, N1

0  t  tenc

Durante el intervalo  , cuando ambos interruptores están apagados, ambos diodos conducen

vL  Vo,

tenc  t  Ts

Al equiparar el voltaje interno en el inductor para Ts

2

Vo N  2 2 D, 0  D  0.5 Vd N1 Preferible para potencias grandes Mgs. Ing. Damian Eleazar Sal y Rosas Celi

13