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