Esta información se puede encontrar en el Capítulo I, donde se describe el funcionamiento del regulador de voltaje. ❖ En el Capítulo II se estudia de manera amplia el funcionamiento de cada uno de los bloques que componen dicho regulador sin mencionar los procedimientos a seguir en El diseño lo estudiaremos en el Capítulo IV. Características eléctricas de cualquier componente. FUNCIONAMIENTO BÁSICO DEL REGULADOR DE TENSIÓN DE CONMUTACIÓN Diferentes etapas, que componen el regulador de tensión de conmutación de 1 tac: i.
Aunque el sistema de control de frecuencia variable sí lo es. Eventos impredecibles que en algunos casos pueden causar interferencias y ruido en sistemas que utilizan el voltaje propDrcionac:i•. FUNCIONAMIENTO EN BLOQUE DE UN REGULADOR DE TENSIÓN CONMUTADO. El primer paso a seguir para estructurar el comportamiento del regulador de voltaje conmutado es obtener un diagrama de bloques que describa de manera general el funcionamiento que realizan.
ELEMENTO DE CONTROL
ETAPA OSCILADORA
MODULADOR POR ANCHO DE PULSO (PWM)
ETAPA COMPARADORA Y AMPLIFICADORA DE ERROR
ETAPA DE ALMACENAMIENTO TEMPORAL
FILTRADO DE VOLTAJE DE SALIDA
BLOQUE FUNCIONAL DEL REGULADOR CONMUTADO
VOLTAJE DE ENTRADA
Puede ser un transistor de potencia NPN simple, FET; • puede ser una combinación de NPN o PNP para su funcionamiento. A - ÁREA DE SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA BOBINA. u = DURABILIDAD DEL NÚCLEO. u• = PERMEABILIDAD ABSOLUTA AL AIRE. No se puede entender un regulador de conmutación sin observar el almacenamiento temporal del inductor.
La curva al lado del circuito muestra el valor. La curva también representa el valor de I en el circuito para cada instante. En el momento en que se cierra S1, la corriente en el circuito intenta aumentar desde Vi::\lcr 'J. lii pero el funcionamiento del i17ductor resiste el cambio de corriente. Esto sucede al desarrollar una tensión. desarrollado a lo largo del inductor, que puede determinarse mediante la siguiente ecuación ~. 6I= CAMBIO DE CORRIENTE DE L.A EN AMPERIOS. A medida que todo el voltaje de entrada aparece a través del inductor, V ~ O. A medida que pasa el tiempo, la corriente aumenta en una curva 1092.vítmica como se muestra p2.u~a 1./R y eventualmente alcanza el valor mínimo, V. Cuando la corriente Se alcanza el máximo, esto cambia y el. el flujo magnético ya no cambia; entonces VL=O.
Dado que todo el voltaje de entrada V. aparece en los niveles R, VR es máximo. el inductor debe resistir un cambio en la corriente y almacena energía en el flujo magnético acumulándola junto con la corriente. Una oposición similar al cambio actual ocurre cuando se abre S1, como se describirá más adelante. La corriente en el circuito es máxima, la energía V. se almacena en el flujo magnético que rodea el inductor.
Cuando el flujo magnético corta las vueltas del inductor, el voltaje almacenado Vin' se induce nuevamente y, al mismo tiempo, la polaridad de V es como se muestra en la Figura 3.2. La polaridad es tal que mantiene la corriente en la misma dirección que antes de que se abriera el 51. El diodo 01 asegura un cambio completo entre R y L cuando el flujo magnético colapsa. Si el diodo D1 no estuviera presente, se produciría un alto voltaje. colapsaría a lo largo de los contactos 81, lo que resultaría en Qrco en los contactos donde se libera la energía almacenada en L) VR y, por lo tanto, I disminuye a lo largo de una curva logarítmica de la misma manera que el campo magnético colapsa hasta que I y VR se acercan.
ETAPA CONMUTADA REDUCTORA
Vce - Tensión colector-emisor en estado de saturación Vo - Tensión de salida deseada .. e:\ . la bobina se detiene, lo que provoca que la polaridad se invierta y la inductancia se convierta en una fuente de energía para la carga. La inductancia se descarga a través del diodo, que está polarizado directamente debido a. la inversión de polaridad de la inductancia, la resistencia de carga y la capacitancia a una velocidad de V ~ L. El voltaje a través de la bobina ahora es Vout + Vd. La inductancia suministra corriente al capacitor y a la carga hasta que la corriente de carga es menor que la corriente de salida, momento en el cual el capacitor suministra la corriente de carga. Cuando el campo magnético del inductor comienza a descomponerse y se libera la energía almacenada, se debe retener y dirigir en una dirección utilizable.
Debido a las altas frecuencias de conmutación en estas fuentes, el diodo debe tener un voltaje directo bajo y un tiempo de transición y recuperación de CC alto. El filtro o condensador de salida realiza esencialmente la misma función en los reguladores de conmutación que en los reguladores. Debido a que la frecuencia de la tensión de ondulación de salida es mucho mayor en los reguladores de conmutación, el filtro de salida suele tener un valor mucho menor en estos últimos.
ETAPA OSCILADORA
- FUNCIONAMIENTO DEL TEMPORIZAÓOR NE555
- EL 555 EN CONFIGURACION ASTABLE (OSCILADOR)
- EL 555 EN CONFIGURACION MONOESTABLE CPWM)
El filtro ubicado en la entrada del regulador debe. reducir la ondulación del voltaje a 60 Hz o 120 Hz y/o debe mantener la frecuencia de ondulación para mantener el sistema estable y libre de fallas. temporizador~~~- La referencia para los comparadores la proporciona el divisor de tensión R-R-R. Las tensiones de referencia son 2/3 Vcc: .. unidades altas) con un comparador de umbral. Una salida alta del flip-flop hace que la etapa de salida complementaria baje y el transistor de descarga (Ql) entre en acción. Una salida baja FF hace que la salida aumente y Ql esté fuera del ion op(;?ri::'\C:.
Cuando no está en uso, se coloca un capacitor de 0.01 uF en la conexión de control a. El funcionamiento estable se obtiene del circuito que se muestra en la Figura 3.7. Cuando se aplica Vcc, el voltaje de salida es alto, Ct se carga a Vcc a una velocidad establecida por Ra y Rb. Cuando Vct ~ 2/3 vcc, el comparador de umbral hace que la salida FF sea alta, el voltaje de salida sea bajo y Q1 esté habilitado.
Cuando Vct = 1/3 Vcc, el comparador de disparo restablece la salida FF a nivel bajo, el voltaje de salida sube y deja a Ql fuera de acción. Tenga en cuenta que el primer pulso será más largo porque Ct se carga de 0 V a 2/3 V CC en lugar de de 1/3 V CC a 2/3 V CC como lo hace una vez que la operación está en marcha. El terminal 2, entrada del disparador, estará alto, por lo que el comparador del disparador mantiene alta la salida FF, CJl en funcionamiento y el voltaje de salida bajo.
Ct ahora se cargará a través de Ra hasta que Vct = 2/3 Vcc, momento en el cual el comparador de umbral aumenta la salida de FF y reduce el voltaje de salida a OV y activa Ql. Un pulso negativo en el terminal de reinicio inmediatamente bajará la salida y activará Ql. Según la hoja de especificaciones, el tiempo de extensión alto está determinado por la siguiente ecuación.
OPERACION DEL OSCILADOR Y MODULADOR POR ANCHO DE PULSO
Cuando se activa PWM, su salida es alta, activando así el elemento de control. La salida permanece alta durante un tiempo determinado por el voltaje de control proporcionado por el amplificador de error (B). La salida PWM permanece baja hasta que el oscilador la restablece nuevamente.
La serie de tiempo del pulso de disparo está controlada por F~t y et, la frecuencia de oscilación pm~ Ra~ Rb y Ct,i y el ancho del pulso de disparo por Rb. Un IC conveniente para usar como amplificador de error y voltaje de referencia es el uA 723. Este regulador de voltaje de precisión está muy extendido y hay muchas empresas que lo fabrican.
Para unificar los circuitos se toma como base en todas las ilustraciones siguientes la caja de plástico de 14 pines correspondiente al TDB 0723 A de la Figura 3.10. Para aplicaciones con un voltaje de salida pequeño en el rango entre aproximadamente 2 V y un voltaje de referencia de 7,15 V, el circuito que se muestra en l,':-~ 'Í":t es útil. El voltaje de salida siempre se ajusta como tal. que la diferencia de voltaje entre E+ y E- es prácticamente cero.
Entonces ~ si en la Figura 4.1d el voltaje de referencia se reduce en R1 y R21, el voltaje de salida Ua sigue exactamente el voltaje establecido en R1. El amplificador de error compara el voltaje de retroalimentación y el voltaje de referencia y produce la corriente de excitación correspondiente para el transistor de salida 723. A veces estas especificaciones son para pequeñas variaciones de carga que pueden ocurrir alrededor de la corriente de estado estable.
CICLO DE TRABAJO V TIEMPO EN ALTO
CORRIENTE PICO
FRECUENCIA DE CDNMUTACIDN
PARAMETROS PARA LOS DIODOS Y TRANSISTORES
Los transistores comúnmente utilizados en estas aplicaciones son bipolares, pero se pueden utilizar transistores de potencia Mosfet. En general, este tipo de transistores conmutan mucho más rápido que los transistores bipolares, no tienen tiempo de almacenamiento y por tanto tienen menores pérdidas de conmutación.
CAPACITANCIA DEL FILTRO DE SALIDA
CONCLUSIONES: El propósito del proyecto implementado fue lograr efectivamente la regulación de voltaje utilizando el sistema :-~e:•c:iulac:ion c::unrnu-Lada, destinado a los SE•rvicios públicos :o (•:- v qer1E' 1··· ·,·=\l Los interesados ahora tienen la capacidad de realizar las conexiones necesarias y mantenerse actualizados con la tecnología sin perderse la ejecución de este tipo de planes, se requiere conocimiento de transistores9 Electrónica Lineal Integrada, Diseño.
Reguladores de voltaje
Tensión máxima de entrada al amplificador (uno u otro antral) Tensión máxima de entrada al amplificador (diferencial) Corriente Vz. Coeficiente de tensión de salida OºCsTAS + 70ºC Límite de corriente de cortocircuito Acc=íl, Vsai=O Tensión de referencia. 100 pF,CREF = 0 y la impedancia del divisor vista por el amplificador de error s 10kll conectado como se muestra en la figura 1.
Se dan especificaciones de regulación de carga y unes para la condición de temperatura constante del circuito.
Temporizador LM555/LM555C
Elii 2.0
