| |
LW1DSE > TECHNI 05.09.17 22:27l 187 Lines 10958 Bytes #999 (0) @ WW
BID : 140-LW1DSE
Read: GUEST
Subj: Fuentes Conmutadas #14 [CP437]
Path: IW8PGT<IZ3LSV<DB0ERF<OK0NAG<OK0PBR<OK2PEN<CX2SA<LU4ECL<LU4ADN<LU7DQP
Sent: 170905/2014Z @:LU7DQP.#LAN.BA.ARG.SOAM #:18011 [Lanus Oeste] FBB7.00i
From: LW1DSE@LU7DQP.#LAN.BA.ARG.SOAM
To : TECH@WW
[¯¯¯ TST HOST 1.43c, UTC diff:5, Local time: Sun Aug 20 10:37:23 2017 ®®®]
ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS º
º Por Osvaldo LW1DSE º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
Es ahora el turno de una de las topolog¡as que £ltimamente ha ganado
mucho terreno en aplicaciones de baja potencia, pero que dada su complejidad
durante mucho tiempo fue utilizada en convertidores de mucha potencia, del
orden de varias decenas de KW. Estamos hablando de la conexi¢n Full Bridge
o puente H. Es una versi¢n doble (si se quiere) del Half Bridge visto anterior
mente.
MF3 MF1
+ oÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
Ei ³ ³ÄÄÙ ³ÄÄÙ T1 D1 ÍÍÍÍÍÍÍ L1
³ oÄÄÄÄ´<Ä¿ oÄÄÄÄ´<Ä¿ ºÚÄÄ´>ÃÄÄÂÄÄÛÛÛÛÛÄÄÂÄÄÄÄ¿
³PWM1 ³ÄÄ´ PWM2 ³ÄÄ´ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ºÛ ø ³ ³ ³
³ oÄÄÄÄÄÄÄ´ oÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ øÛºÛ n2 ³ ³ ³
³ ³ ³ ³ ÛºÛ ³ ³ ³
³+ ³ ÃÄÄÄÙ n1 ÛºÃÄÄÄÄÄÄÄ)ÄÄÄ¿ ³ ³
ÄÁÄ Ci ³ ³ ÛºÛ ø ³ ³ ³ ³
ÄÂÄ ³ ³ ³³ ÛºÛ n2 ³ ³ ³ ³
³- ÃÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ(ÄÄÄ´ÃÄÄÄÄÄÙºÛ ³ ³ ³ ³
³ MF4 ³ ³ ³³CA ºÀÄÄ´>ÃÄÄÙ ³ +³Co ³ Rc
³ ³ÄÄÙ ³ÄÄÙ D2 ³ ÄÁÄ ±
³ oÄÄÄÄ´<Ä¿ oÄÄÄÄ´<Ä¿ MF2 ³ ÄÂÄ ±
³PWM2 ³ÄÄ´ PWM1 ³ÄÄ´ ³ -³ ³
³ oÄÄÄÄÄÄÄ´ oÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ ³ ³
- oÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ ÀÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÙ
ÄÁÄ ÄÁÄ
/// GND1 \\\ GND2
Figura 1: El Full Bridge.
Vemos aqu¡ 4 MOSFET's conectados de una manera similar a la conexi¢n
puente de Graetz. Al igual que ‚ste, trabajan siempre dos MOSFET en diagonal,
es decir MF3 y MF2 durante un ciclo, conectando de esa manera al primario del
tranformador a la tensi¢n rectificada. Luego del consabido ya "dead time" se
enciende la rama MF1 y MF4 colocando nuevamente al primario del transformador
a l¡nea, pero ahora con una polaridad inversa con respecto a la anterior. El
capacitor CA de acoplamiento se encarga de compensar el eventual desbalance de
corriente cont¡nua que pudiera aparecer sobre el primario del tranformador,
con el sabido riesgo que ello implica. Del lado secundario se opera de manera
id‚ntica al Half Bridge o el Push Pull, de manera que voy a obviar redundar
al respecto.
El porqu‚ de la complejidad, radica en que hay que gobernar 2 MOSFET
en diagonal simult neamente mientras son llevados al corte los del otro par.
Entonces, de necesitar un transformador de excitaci¢n, este debiera contar con
4 bobinados independientes, y suficientemente bien aislados entre s¡ y contra
el primario, pues deben soportar las tensiones de funcionamiento de la fuente.
El transformador de potencia, tambi‚n merece un p rrafo. Para igualdad
de potencia que un Half Bridge, el primario tiene el doble de espiras en Full
Bridge, con la mitad de la secci¢n transversal de Cobre dado que en cada hemi-
ciclo se pone toda la tensi¢n de entrada en lugar de la mitad. Entonces, la
relaci¢n de vueltas es mayor. Esto hace que sea m s dificultoso bobinarlo,
ergo, mas costoso. Pero por otra parte, el tener una relaci¢n de vueltas mas
grande que 1 que con el Half Bridge, nos aumenta la inductancia de dispersi¢n,
y por ello, la energ¡a almacenada en ellas durante cada ciclo. Adem s, el
acoplamiento entre primario y secundario resulta menor, lo cual empeora a£n
m s la calidad de la fuente.
ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿<- MF1 & MF4 on
Gate ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
MF1 -------------------------------------------------------------------
ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄ <- MF2 & MF3 on
Gate ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
MF2 -----------------------------------------------------------------
+ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿<-Ei ÚÄÄÄ¿ MF1 & MF4 on
³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
Entrada --ÀÄ¿---ÚÄÙ---ÀÄ¿---ÚÄÙ---ÀÄ¿---ÚÄÙ---ÀÄ¿---ÚÄÙ---ÀÄ¿----- 0v
de T1 ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
- ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ ÀÄÄÄÙ<-(-Ei)À <- MF2 & MF3 on
Dead Time
² D1 on ± D2 on / \
ÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄÄÄ¿ ÚÄ Ei * n2/n1
³ ³±±±³ ³²²²³ ³±±±³ ³²²²³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
Entrada ³ ³±±±³ ³²²²³ ³±±±³ ³²²²³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
de "L" ³ ³±±±³ ³²²²³ ³±±±³ ³²²²³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---ÀÄÙ---- 0V ³<--- T --->³ 0V
³<--- T --->³
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ <- Imax
Corriente . / . / . / . / . / . / . / . / .
en L1 / / / / / / / /
./ ./ ./ ./ ./ ./ ./ ./ ./ <- Imin
---------------------------------------------------------- 0A.
Figura 2: Formas de onda principales en el Full Bridge.
Al igual que en el Push Pull, se puede hacer que los MOSFET's de una
misma rama conduzcan simult neamente de manera deliberada. Y como en el caso
ese, transladamos el inductor a uno de los polos de la l¡nea de entrada al
circuito, y lo vamos a ver reflejado en la(s) salida(a) como si estuviera
all¡, y a su vez, es com£n a todas las salida de la fuente, figura 3.
ÍÍÍÍÍÍÍ L1 MF3 Ei' MF1
+ oÄÄÂÄÄÛÛÛÛÛÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
Ei ³ ³ÄÄÙ ³ÄÄÙ T1 D1
³ oÄÄÄÄ´<Ä¿ oÄÄÄÄ´<Ä¿ ºÚÄÄ´>ÃÄÄÂÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄÄ¿
³ PWM1 ³ÄÄ´ PWM2 ³ÄÄ´ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ºÛ ø ³ ³ ³
³ oÄÄÄÄÄÄÄ´ oÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ øÛºÛ n2 ³ ³ ³
³ ³ ³ ³ ÛºÛ ³ ³ ³
³+ ³ ÃÄÄÄÙ n1 ÛºÃÄÄÄÄÄÄÄ)Ä¿ ³ ³
ÄÁÄ Ci ³ ³ ÛºÛ ø ³ ³ ³ ³
ÄÂÄ ³ ³ ÛºÛ n2 ³ ³ ³ ³
³- ÃÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ(ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙºÛ ³ ³ ³ ³
³ MF4 ³ ³ ºÀÄÄ´>ÃÄÄÙ ³ +³Co ³ Rc
³ ³ÄÄÙ ³ÄÄÙ D2 ³ ÄÁÄ ±
³ oÄÄÄÄ´<Ä¿ oÄÄÄÄ´<Ä¿ MF2 ³ ÄÂÄ ±
³ PWM2 ³ÄÄ´ PWM1 ³ÄÄ´ ³ -³ ³
³ oÄÄÄÄÄÄÄ´ oÄÄÄÄÄÄÄ´ ³ ³ ³
- oÄÄÁÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÅÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ ÀÄÄÄÄÅÄÄÄÄÙ
ÄÁÄ ÄÁÄ
/// GND1 \\\ GND2
Figura 3: Push Pull con Current Fed.
Las formas de onda del circuito de la figura 3 son muy similares a
las del Push Pull Current Fed, figura 4. De manera similar, en cada per¡odo
de tiempo A, el primario del transformador es cortocircuitado a trav‚s de los
4 MOSFET's conduciendo todos simult neamente. Eso fuerza una corriente cre-
ciendo linealmente en el tiempo en la inductancia L1, y la inductancia de
dispersi¢n es descargada, por lo tanto no existe riesgo de desbalanec de DC
en el transformador, y en consecuencia ha desaparecido de escena el capacitor
CA. La energ¡a acumulada en el inductor es transferida al circuito secundario
v¡a el transformador, cada vez que un conjunto de MOSFET's diagonales salen
de la conducci¢n, y de esta manera, la corriente en el mismo decrece lineal-
mente hasta un nuevo ciclo, cuando se reinicie la secuencia. El inductor
usualmente se calcula tambi‚n ac , para modo continuo.
³<-ëT->³
ÚÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄÄ¿<-- MF1&4 on
Gate ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
MF1 ------------------------------------------------------------
MF4
ÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄÄÄ¿ ÚÄ <- MF2&3 on
Gate ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
MF2 ------------------------------------------------------------
MF3
->³³<-A
Tensi¢n ¿ Ú¿ Ú¿ Ú¿ Ú¿ Ú¿ Ú¿ Ú¿ Ú¿ Ú¿ Las partes
en L1 ³ ³³ ³³ ³³ ³³ ³³ ³³ ³³ ³³ ³³ positiva
³ ³³ ³³ ³³ ³³ ³³ ³³ ³³ ³³ ³³ y negativa
0V------------------------------------------------------------ tienen
ÀÄÄÄÄÙÀÄÄÄÄÙÀÄÄÄÄÙÀÄÄÄÄÙÀÄÄÄÄÙÀÄÄÄÄÙÀÄÄÄÄÙÀÄÄÄÄÙÀÄÄÄÄÙÀ igual V*S
rea.
³<----T---->³
+ ÚÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄ¿ ÚÄÄÄÄ¿<-Ei' ÚÄÄÄÄ¿ <--- MF1&4 on
³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
Entrada ---À¿----ÚÙ----À¿----ÚÙ----À¿----ÚÙ----À¿----ÚÙ----À¿----- 0v
de T1 ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³ ³
- ÀÄÄÄÄÙ ÀÄÄÄÄÙ ÀÄÄÄÄÙ ÀÄÄÄÄÙ<-(-Ei')<-- MF2&3 on
Figura 4: Formas de onda te¢ricas en un Full Bridge current Fed.
ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º Redacci¢n y dibujos en ASCII por LW1DSE Osvaldo F. Zappacosta. º
º Barrio Garay, Almirante Brown (1846), Buenos Aires, Argentina. º
º Realizado con Editor de Texto de MSDOS 7.10's (edit.com) en mi AMD's 80486.º
º 26 de mayo de 2012. º
º Revisado y actualizado 29 de agosto de 2017. º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
Fin del cap¡tulo #14.
ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º Osvaldo F. Zappacosta. Barrio Garay (GF05tg) Alte. Brown, Bs As, Argentina.º
º Mother UMC æPC:AMD486@120MHz 32MbRAM HD SCSI 8.4Gb MSDOS 7.10 TSTHOST1.43C º
º 6 celdas 2V 150AH. 18 paneles solares 10W. º
º lw1dse@yahoo.com ; lw1dse@gmail.com º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
Read previous mail | Read next mail
| |
