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Ejercicio Feedback Nº1. Unidad 3

Las fuentes conmutadas son de circuitos relativamente complejos, pero se pueden diferenciar cuatro bloques constructivos básicos:

1.- En el primer bloque rectificamos y filtramos la tensión alterna de entrada, convirtiéndola en una continua pulsante.

2.- El segundo bloque se encarga de convertir esa continua en una onda cuadrada de alta frecuencia (10 a 200 kHz), la cual es aplicada a una bobina o al primario de un transformador.

3.- El tercer bloque rectifica y filtra la salida de alta frecuencia del bloque anterior, entregando así una corriente continua pura.

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Realizar el diseño de bloques de una fuente conmutada tipo convertidor directo. Explicando el funcionamiento general y las características del filtro de entrada, puente rectificador y condensador volumétrico.

En la mayoría de los circuitos de fuentes conmutadas, el primer y tercer bloque se encuentran como elementos invariables, en cambio el cuarto y el segundo, tendrán diferentes tipos de configuraciones. A veces, el cuarto bloque será hecho con integrados y otras veces nos encontraremos con circuitos totalmente transistorizados. El segundo bloque es realmente el alma de la fuente, y tendrá configuraciones básicas. En nuestro caso, al ser tipo convertidor directo, el segundo bloque tendrá configuración BUCK.

BUCK: El circuito interrumpe la alimentación y provee una onda cuadrada de ancho de pulso variable a un simple filtro LC. La tensión aproximada es Vout = Vin * ciclo de trabajo y la regulación se ejecuta mediante la simple variación del ciclo de trabajo (entendiendo como ciclo de trabajo la relación entre el estado de encendido y el estado de apagado de una onda cuadrada). En la mayoría de los casos esta regulación es suficiente, y sólo se deberá ajustar levemente la relación de vueltas en el transformador para compensar las pérdidas por acción resistiva, la caída en los diodos y la tensión de saturación de los transistores de conmutación.

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4.- El cuarto bloque se encarga de comandar la oscilación del segundo bloque. Este bloque consiste de un oscilador de frecuencia fija, una tensión de referencia, un comparador de tensión y un modulador de ancho pulso (PWM). El modulador recibe el pulso del oscilador y modifica su ciclo de trabajo según la señal del comparador, el cual coteja la tensión continua de salida del tercer bloque con la tensión de referencia.

BOOST: El funcionamiento de esta configuración es más complejo. Mientras el BUCK almacena la energía en una bobina, éste entrega la energía almacenada más la tensión de alimentación a la carga.

BUCK-BOOST: es un tipo de convertidor DC-DC que tiene una magnitud de voltaje de salida que puede ser mayor o menor que la magnitud del voltaje de entrada. Esta es una fuente de alimentación conmutada con una forma parecida a la del convertidor BOOST y el convertidor BUCK.

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Aparte de esta configuración, existen otras dos configuraciones básicas que describimos a continuación:

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Las fuentes conmutadas son convertidores CC-CC, por lo que la red debe ser previamente rectificada y filtrada con una amplitud de rizado aceptable. La mayoría de las fuentes utilizan el circuito de la figura para operar desde 90 a 132 Vac o de 180 a 260 Vac según sea la posición del conmutador.

En la posición de abierto se configura como rectificador de onda completa obteniéndose aproximadamente 310 Vcc desde la red de 220 Vac. En la posición de cerrado, el circuito funciona como rectificador doblador de tensión, obteniéndose también 310 Vcc a partir de 110 Vac. Para evitar sobrecalentamientos los condensadores electrolitos de filtro (C1 y C2) deben ser de bajo ESR (baja resistencia interna) y de la tensión adecuada. Es conveniente conectar en paralelo con estos otros condensadores tipo MKP para mejor desacoplo de alta frecuencia de conmutación. Los rectificadores deben soportar una tensión inversa de 600v.

El puente rectificador es un circuito electrónico usado en la conversión de corriente alterna en corriente continua. Consiste en cuatro diodos comunes, que convierten una señal con partes positivas y negativas en una señal unicamente positiva. Un simple diodo permitiría quedarse con la parte positiva, pero el puente permite aprovechar también la parte negativa. El puente permite convertir la

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El condensador volumétrico reduce la ondulación de voltaje en la entrada al convertidor de CCCC. Además, proporciona un tiempo de retención durante el cual la alimentación regulada sigue proporcionando la salida del voltaje regulado en ausencia del voltaje CA de entrada causada por un apagón momentáneo de energía. El condensador volumétrico Cd se calcula como función del tiempo de detención deseado:

Cd = 2 x salida de potencia nominal x tiempo de retención (V²dnominal - V²dmin)η

Donde Vdmin se elige en el rango de 60% a 75% del voltaje de entrada nominal Vdnominal y es la eficiencia de energía de la fuente de alimentación. Para una capacitancia dada, el volumen del capacitor es aproximadamente proporcional al voltaje nominal, y la máxima capacidad de almacenamiento de energía es proporcional al cuadrado del voltaje nominal. Esto muestra la ventaja de las fuentes de alimentación de modo conmutado sobre las lineales, ya que el almacenamiento de energía en las fuentes de modo conmutado se realiza con un voltaje mucho más grande en comparación con las fuentes de alimentación lineales.

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corriente alterna en continua. El papel de los cuatro diodos comunes, es hacer que la electricidad vaya en un solo sentido, mientras que el resto de componentes tienen como función estabilizar la señal. Usualmente se suele añadir una etapa amplificadora para solventar las limitaciones que estos componentes tienen en la práctica en cuanto a intensidad.