PRCTICA DE DISEO DE UN REGULADOR CONMUTADO

OBJETIVOS: Mediante esta prctica se persiguen los siguientes objetivos:

1- Deducir el valor terico de los componentes segn las especificaciones que se detallan. 2- Construir el regulador conmutado y medir sus prestaciones.

Los criterios de diseo, clculos, medidas, comentarios y conclusiones se consignarn en la correspondiente memoria.

ESPECIFICACIONES DE DISEO:

Se quiere disear un convertidor reductor-elevador (Buck-Boost) , como el de la figura adjunta, con las siguientes caractersticas:

C +

- L

VIN v0

1 +

Especificaciones estticas:

1- Tensin de entrada VIN =12V. 2- Tensin de salida V0=36V. 3- Potencia de salida P0=9W. 4- El convertidor debe operar en modo de conduccin continua. 5- Por limitaciones de la fuente de alimentacin, la corriente mxima de entrada no

puede superar los 2A. Para estimar su valor, suponga un rendimiento, , del convertidor de =80%.

6- Se exige: 7- El condensador de la red de salida, C, debe verificar C 600F y debe poder soportar

la tensin a la que est sometido en este circuito. 8- Por condicionantes del ncleo ferromagntico, la inductancia, L, debe ser L 120H 9- Rizado relativo de la tensin de salida

10- La frecuencia de conmutacin, fS, debe ser fS > 85kHz

Especificaciones dinmicas:

1- Referente a la funcin de transferencia control salida, dada por:

el diseo debe garantizar que a>> el mayor de los dos polos de GC(s). Justifique en la memoria porqu debe imponerse esta condicin.

2- Con objeto de medir la respuesta frecuencial en lazo cerrado del regulador conmutado:

El montaje debe permitir aadir en la tensin de referencia del lazo de control, una seal senoidal desacoplada en continua (mediante un condensador en serie) proporcionada por el generador de funciones. La frecuencia de corte del filtro resultante debe ser inferior a 50Hz.

3- Para garantizar el arranque del convertidor, debe incluirse una red de arranque soft-start (filtro paso bajo) entre el terminal de la tensin de referencia del CI SG3524 y la tensin de referencia del lazo de control.

OBSERVACIONES A TENER EN CUENTA:

1- Respecto a la funcin de transferencia GC(s):

En funcin de la relacin C/L los polos de GC(s) pueden ser: a) Reales, y la compensacin del sistema puede ser de tipo proporcional b) Complejos conjugados y la compensacin del sistema ha de ser de tipo cero-polo.

2- Respecto al inductor L:

a) El hilo de cobre a utilizar es de 0.8mm de dimetro cuya resistencia en continua es 0,75/m b) Durante la realizacin fsica del inductor se recomienda exceder el nmero de vueltas calculado tericamente, de cara a posteriores ajustes.

3- Respecto al condensador C:

El valor calculado suele implementarse con varios condensadores en paralelo con el fin de reducir la resistencia equivalente serie RC. Una estimacin del rango de variacin de RC es 0,01< RC

AMPLIFICADOR DE ERROR

vid

R0 A0vid C0

A0= 104= 80dB

R0 = 5 MC0 =106 pF

v0

SG-3524 a) Se debe garantizar que la tensin de entrada en modo comn al amplificador de error, VCM, est comprendida entre los siguientes mrgenes:

1,8V

El resto de componentes debe ser adquirido en funcin de los valores obtenidos en el estudio terico del diseo.

Las caractersticas de los CI, transistor, diodo y ncleo estn disponibles en el manual de prcticas.

Patillaje del transistor y del diodo:

IRF 9530 BYW29-200

GATE DRAIN SOURCE

CATHODE (K) ANODE

RECOMENDACIONES:

1) Se recuerda que la eleccin de componentes afecta tanto a las prestaciones estticas como dinmicas del regulador. Una buena prctica es programar en un software de propsito general como MATLAB, las expresiones analticas que intervienen en el diseo en funcin de los componentes o parmetros a calcular. Adems este software es necesario a la hora de disear el lazo de control del regulador.

2) En la implementacin del convertidor es conveniente que el nodo inductor-transistor-diodo conecte los componentes dispuestos lo ms cerca posible los unos de los otros. Por otra parte, es conveniente que el nodo de referencia del convertidor se realice mediante una pista lo ms corta posible para evitar las cadas de tensin en esta pista producidas por las elevadas corrientes de entrada y/o salida del convertidor.

3) Revise los esquemas de la prctica de hardware del regulador reductor dado que intervienen los mismos CI que los necesarios a la realizacin de esta prctica y tenga en cuenta que en algunos casos no son directamente utilizables al cambiar de convertidor.

4) Alimente directamente de la tensin de entrada del convertidor la tensin de alimentacin del driver ICL7667 y no utilice un diodo zener para limitar esta ltima. Conecte a una tensin fija (masa o alimentacin) la entrada del inversor que no se utilice en el driver.