Universidad de Oviedo
Lección 3
Circuitos de mando para
convertidores
Sistemas Electrónicos de Alimentación
5º Curso. Ingeniería de Telecomunicación
Ideas generales
Etapa de potencia
Salida
Entrada
Circuitos de mando para convertidores
+
Vg
Carga
Circuito de
mando
-
Av
Realimentación
+
Vref
• En general, los convertidores constan de:
- Etapa de potencia
- Circuito de mando
- Red (redes) de realimentación de variables de entrada y/o salida
- Protecciones
Ideas generales
Etapa de potencia
Salida
Entrada
Circuitos de mando para convertidores
+
Vg
Carga
Circuito de
mando
• 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.
Circuito de
mando
Etapa de
potencia
+
vgs-
Circuitos de mando para convertidores
Tipos de operación
• Operación a frecuencia fija (y tiempo de
conducción variable). TS no varía y tc sí lo
hace.
vgs
tC’
tC
TS
TS
• Operación a tiempo de conducción fijo (y
frecuencia variable). TS varía y tc no lo hace.
vgs
tC
tC
TS’
TS
• Operación a tiempo de no conducción fijo
(y frecuencia variable). TS varía y tnc=TS-tc
no lo hace.
vgs
tn
tC
TS
c
tC’
TS’
tn
c
Circuitos de mando para convertidores
Circuitos de mando con operación a frecuencia fija
Circuito de
mando
Etapa de
potencia
+
vgs-
vgs
tC’
tC
TS
TS
• 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)
El modulador de ancho de pulso
Circuitos de mando para convertidores
El “corazón” del circuito de mando de los convertidores
conmutados es el modulador de ancho de pulso, PWM
Definición de ciclo de
trabajo: d= tC/TS
VP
vd
VPV
VV
PWM
vgs
Generador
de rampas
tC
(oscilador)
-
vd
+
-
+
TS
+
-
vgs
d=
vd - VV
VPV
Circuitos de mando integrados basados en modulador de ancho de pulso
• Normalmente incluyen más funciones:
Circuitos de mando para convertidores
- Amplificador de error del lazo de tensión
- Comparadores para alarmas
- Circuitería lógica de actuación
- Amplificación de señales
Generador
de rampas
- Regulador lineal
(oscilador)
-
-
Av
+
vd
+
Circuitería
lógica
+
“Driver”
-
-
+
Reg V
+
+
-
vgs
Circuitos de mando integrados basados en modulador de ancho de pulso
• Algunos circuitos de mando general dos salidas
Circuitos de mando para convertidores
- Desfasadas 180º
- Complementarias
Generador
+
de rampas
(oscilador)
+
Av
+
vcmp
+
-
Circuitería
lógica
“Driver”
+
Reg V
-
vgs1
+
+
“Driver”
-
vgs2
Circuitos de mando integrados basados en modulador de ancho de pulso
Generador
+
de rampas
(oscilador)
Circuitos de mando para convertidores
+
Av
+
vcmp
+
-
Circuitería
lógica
“Driver”
+
Reg V
+
-
“Driver”
+
vcmp
vcmp
vgs1
vgs1
vgs2
vgs2
Desfasadas 180º
-
vgs1
-
vgs2
Complementarias
Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
Circuitos de mando para convertidores
Diagrama de bloques del UC 3525
Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
Generador
de rampas
(oscilador)
-
Circuitos de mando para convertidores
+
Av
Circuitería
lógica
+
cmp
+
Reg V
+
Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
Circuitos de mando para convertidores
• Montaje del generador de rampas (oscilador)
RT
CT
Estas “masas”
deben estar muy
próximas
Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
Circuitos de mando para convertidores
• Montaje con “tiempo
muerto regulable”
RT
CT
RD
Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
Circuitos de mando para convertidores
• El amplificador de error es de transconductancia
(comportamiento como fuente de corriente en la salida)
Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
A la salida del
convertidor
• Montaje habitual del amplificador de error
para cerrar el lazo de realimentación
Circuitos de mando para convertidores
RR1
Al terminal 16
CR
RR2
RL
Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
Circuitos de mando para convertidores
• Montaje del amplificador de error para comprobar el
funcionamiento en lazo abierto
Al terminal 16
RR
Regulación de tensión
para modificar el ciclo
de trabajo
Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
• Arranque suave
Circuitos de mando para convertidores
El ciclo de trabajo aumenta lentamente en
el proceso de arranque del convertidor
vSS
La tensión VSS crece
con una derivada
definida por CSS
vss
vgs
+
-
CSS
Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
• Tratamiento de las protecciones y de las alarmas
Circuitos de mando para convertidores
En el UC 3525 se utiliza el terminal 10 (Shutdown”) para esto
+
val1
-
+
-
valn
vgs
valn
Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
Circuitos de mando para convertidores
• Tratamiento de las protecciones y de las alarmas
¿Qué pasa si al cesar los pulsos de control la situación de
alarma desaparece?
+
val1
-
+
-
valn
valn
vgs
Normal
Alarma
Arranq.
Normal
Alarma
Arranq.
Normal
Este tipo de operación recibe el nombre popular de “modo hipo”
Alarma
Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
• Amplificadores de corriente de salida
Circuitos de mando para convertidores
No son etapas complementarias, sino montajes “totem pole”
Ejemplo de circuito de mando integrado PWM: el UC 3525
• Amplificadores de corriente de salida
Circuitos de mando para convertidores
Recomendamos realizar una amplificación posterior externa al
“chip” y tan cercana al transistor como sea posible
A +VCC
47 W
+
-
1 mF
100 W
“Driver” externo
Conexionado
críticamente corto
Al terminal 12
“Ground”
Conexionado
no crítico
Descargar

Diapositiva 1 - Universidad de Oviedo