17.04.2015 Views

Convertidores DC/DC conmutados - Departamento de Electrónica

Convertidores DC/DC conmutados - Departamento de Electrónica

Convertidores DC/DC conmutados - Departamento de Electrónica

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Lección 2: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> con aislamiento eléctrico. Convertidor Flyback<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá,<br />

Master Universitario Sistemas Electrónicos Avanzados<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 1 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Outline<br />

1 Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

2 Convertidor Flyback.<br />

3 Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆v o/V o<br />

4 Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

5 Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

6 Resumen y conclusiones<br />

7 Autoevaluación<br />

8 Bibliografía<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 2 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

Outline<br />

1 Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

Introducción<br />

Necesidad <strong>de</strong> aislamiento galvánico<br />

Posibles estrategias<br />

Convertidor conmutado con aislamiento<br />

2 Convertidor Flyback.<br />

3 Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆v o/V o<br />

4 Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

5 Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

6 Resumen y conclusiones<br />

7 Autoevaluación<br />

8 Bibliografía<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 3 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

Introducción<br />

Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados<br />

Este capítulo esta <strong>de</strong>dicado a estudiar convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> que incorporan un<br />

transformador para conseguir aislamiento galvánico.<br />

Las topologías que veremos son habituales en fuentes <strong>de</strong> alimentación.<br />

Fuente<br />

energía<br />

+ -<br />

Red e.<br />

Batería<br />

Solar<br />

Fuente <strong>de</strong><br />

alimentación<br />

Aplicaciones<br />

Autom. 12V, 42V<br />

Telecom. 48V<br />

uP. 1.5V, 3.3V<br />

Audio: 70V<br />

Lo más habitual es que el equipo se conecte a la red eléctrica.<br />

Características <strong>de</strong> la red eléctrica:<br />

Europa: 230V-50Hz<br />

EEUU: 110V-60Hz<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 4 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

Necesidad <strong>de</strong> aislamiento galvánico<br />

Necesidad <strong>de</strong> aislamiento galvánico. Adaptación <strong>de</strong> niveles.<br />

Existen varias razones por las cuales es <strong>de</strong>seable introducir un transformador en el<br />

proceso <strong>de</strong> conversión.<br />

Imaginemos que utilicemos una <strong>de</strong> las estructuras más lógicas:<br />

Convertidor<br />

<strong>DC</strong>/<strong>DC</strong><br />

Fuente AC/<strong>DC</strong> Carga<br />

Si utilizáramos un convertidor Reductor, obtendríamos un ciclo <strong>de</strong> trabajo <strong>de</strong><br />

0.03.<br />

Eso es muy complicado <strong>de</strong> conseguir, y a<strong>de</strong>más tiene inconvenientes.<br />

Necesidad 1:<br />

Es necesario acercar los niveles <strong>de</strong> entrada y salida.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 5 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

Necesidad <strong>de</strong> aislamiento galvánico<br />

Necesidad <strong>de</strong> aislamiento galvánico. Seguridad.<br />

Imaginemos que en el montaje anterior se cortocircuita el transistor.<br />

Algunas partes <strong>de</strong>l circuito estarían a la tensión <strong>de</strong> red, rectificada.<br />

Esto representa un peligro.<br />

La colocación <strong>de</strong> un transformador garantiza un componente entre la red y el<br />

usuario.<br />

Necesidad 2:<br />

Incrementar la seguridad <strong>de</strong> la aplicación<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 6 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

Posibles estrategias<br />

Posibles estrategias<br />

La solución trivial es colocar un transformador reductor justo en al conexión con<br />

la red eléctrica:<br />

Convertidor<br />

<strong>DC</strong>/<strong>DC</strong><br />

Tiene el inconveniente <strong>de</strong> que los transformadores a 50Hz son muy pequeños.<br />

Quizá podría ser una solución a potencias muy bajas. En <strong>de</strong>suso.<br />

Si el transformador trabajase a alta frecuencia podríamos reducir su tamaño.<br />

Solución:<br />

Integrar el transformador en el convertidor <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong><br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 7 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

Convertidor conmutado con aislamiento<br />

<strong>Convertidores</strong> <strong>conmutados</strong> con aislamiento<br />

La estructura <strong>de</strong> un convertidor conmutado es muy flexible.<br />

Se basa en introducir transformadores <strong>de</strong> alta frecuencia en las topologías<br />

<strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> que hemos visto.<br />

Permite añadir alimentaciones secundarias aisladas.<br />

Controlador<br />

(no regulado)<br />

Rect.<br />

+<br />

Filtro<br />

(regulado)<br />

Rect.<br />

+<br />

Filtro<br />

(no regulado)<br />

¡Si existe controlador, es necesario aislarlo también!<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 8 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Outline<br />

1 Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

2 Convertidor Flyback.<br />

Análisis en MC <strong>de</strong>l convertidor flyback<br />

Análisis MC.<br />

Situación limite entre conducción MC y MD<br />

Análisis MD<br />

3 Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆v o/V o<br />

4 Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

5 Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

6 Resumen y conclusiones<br />

7 Autoevaluación<br />

8 Bibliografía<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 9 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Introducción<br />

La topología flyback es una <strong>de</strong> las mas extendidas.<br />

Esta basada en el convertidor reductor-elevador<br />

Si al convertidor reductor-elevador:<br />

le enrollamos una segunda bobina acoplada:<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 10 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Circuito Flyback<br />

Para po<strong>de</strong>r analizarlo es necesario consi<strong>de</strong>rar la energía que se almacena en el<br />

núcleo magnético.<br />

Este almacenamiento pue<strong>de</strong> representarse mediante la inductancia <strong>de</strong><br />

magnetización.<br />

La inductancia <strong>de</strong> magnetización jugará el papel <strong>de</strong> las inductancias en el resto <strong>de</strong><br />

convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong>.<br />

El análisis en equilibrio se centrará en ella.<br />

MCC ⇒ Modo Desmagnetización Incompleta o Modo Continuo.<br />

MCD ⇒ Modo Desmagnetización Completa o Modo Discontinuo.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 11 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Análisis en MC <strong>de</strong>l convertidor flyback<br />

Análisis en condición <strong>de</strong> equilibrio. Asunciones iniciales.<br />

Componentes i<strong>de</strong>ales:<br />

TRT se comporta como un SW i<strong>de</strong>al.<br />

Transformador i<strong>de</strong>al (Excepto L m)<br />

Diodo i<strong>de</strong>al.<br />

Fuentes <strong>de</strong> tensión con impedancia <strong>de</strong> salida nula.<br />

Señales constantes:<br />

Se supone V d lenta.<br />

Se supone V o lenta.<br />

Convertidor en situación <strong>de</strong> equilibrio.<br />

Convertidor en situación <strong>de</strong> equilibrio<br />

Hemos modificado D y hemos <strong>de</strong>jado que el convertidor evolucione durante<br />

suficiente tiempo.<br />

La señales no son constantes.<br />

Pero son periódicas.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 12 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Análisis en MC <strong>de</strong>l convertidor flyback<br />

Procedimiento <strong>de</strong> análisis<br />

Todo el análisis que vamos a realizar se or<strong>de</strong>na alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> evolución <strong>de</strong> la<br />

corriente en la inductancia <strong>de</strong> magnetización.<br />

En todo momento intentaremos encontrar su tensión en bornas, para <strong>de</strong>ducir<br />

la evolución <strong>de</strong> la corriente <strong>de</strong> magnetización.<br />

Seguimos el procedimiento estándar:<br />

1 Colocaremos el interruptor en ON.<br />

2 Deduciremos el estado <strong>de</strong>l diodo, y obtendremos el circuito equivalente.<br />

3 Calcularemos la tensión en bornas <strong>de</strong> la inductancia V L .<br />

4 Realizamos el mismo análisis con el interruptor en OFF.<br />

5 Impondremos situación <strong>de</strong> equilibrio.<br />

6 Obtenemos la ganancia <strong>de</strong>l circuito.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 13 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Análisis MC.<br />

Análisis en MC: SW a ON<br />

Cuando el transistor conduce, D queda polarizado en inverso<br />

(v D = −V o − V d<br />

n 2<br />

n 1<br />

).<br />

La tensión en la inductancia v L toma un valor:<br />

V L | ON = V d<br />

Cuando apliquemos esa tensión sobre la inductancia <strong>de</strong> magnetización, su<br />

corriente evolucionara como una recta <strong>de</strong> pendiente V Lm /L = V d /L m. (Análisis<br />

transitorio).<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 14 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Análisis MC.<br />

Análisis en MC: SW a OFF<br />

En OFF, la energía almacenada en el núcleo (representada por i Lm ) <strong>de</strong>be<br />

recircular. Esta corriente polariza D en directo.<br />

La tensión en la inductancia v Lm toma un valor:<br />

V Lm | OF F = −V o<br />

n 1<br />

n 2<br />

Cuando apliquemos esa tensión sobre la inductancia, su corriente evolucionara<br />

como una recta <strong>de</strong> pendiente V Lm /L m = −V o/L m<br />

n 1<br />

n 2<br />

. (Análisis transitorio).<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 15 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Análisis MC.<br />

Imponiendo condición <strong>de</strong> equilibrio<br />

A<br />

ON<br />

OFF<br />

B<br />

Si imponemos la condición <strong>de</strong> equilibrio:<br />

∣ ∣ ∣∣on ∣∣off<br />

i Lm (0) + ∆i Lm + ∆i Lm = i Lm (T s) = i Lm (0)<br />

( ∫<br />

1 ton<br />

∫ )<br />

Ts<br />

v Lm (t)dt + v Lm (t)dt = 0<br />

L m 0<br />

t<br />

} {{ } on<br />

} {{ }<br />

ÁreaA<br />

ÁreaB<br />

V d<br />

DT s + −Vo n 1<br />

n 2<br />

(1 − D)T s = 0<br />

L m L m<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 16 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Análisis MC.<br />

Imponiendo condición <strong>de</strong> equilibrio<br />

Si imponemos la condición <strong>de</strong> equilibrio:<br />

i Lm (0) + ∆i Lm<br />

∣ ∣∣on<br />

+ ∆i Lm<br />

∣ ∣∣off<br />

= i Lm (T s) = i Lm (0)<br />

Resolviendo:<br />

∫<br />

1 ton<br />

v Lm (t)dt + 1 ∫ Ts<br />

v Lm (t)dt<br />

L m 0<br />

L m t<br />

} {{ }<br />

on<br />

} {{ }<br />

ÁreaA<br />

ÁreaB<br />

= 0<br />

V d<br />

DT s + −Vo n 1<br />

n 2<br />

(1 − D)T s = 0<br />

L m L m<br />

V o<br />

= n 2 D<br />

V d n 1 1 − D<br />

Si a<strong>de</strong>más suponemos que tenemos el convertidor no tiene pérdidas:<br />

P d = P o<br />

V d · I d = V o · I o<br />

I o<br />

= V d<br />

= n 1 1 − D<br />

I d V o n 2 D<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 17 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Análisis MC.<br />

Observaciones<br />

La ganancia <strong>de</strong>l sistema es n 2 D<br />

n 1 1−D .<br />

El sistema es controlable plenamente mediante D.<br />

Si D ∈ [0, 1] ⇒ Vo ∈ [0, +∞)<br />

V d<br />

Esto en la práctica no es así.<br />

La ganancia no <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la carga.<br />

En realidad hay <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong>bido a las no i<strong>de</strong>alida<strong>de</strong>s.<br />

Aún así la planta está bien condicionada en este aspecto.<br />

El sistema se comporta como un transformador <strong>de</strong> señales continuas:<br />

I o<br />

= V d<br />

= n 1 1 − D<br />

I d V o n 2 D<br />

Pero...¿cómo <strong>de</strong> continuas?<br />

Al ser este convertidor una modificación <strong>de</strong>l reductor-elevador presenta los<br />

mismos problemas <strong>de</strong> corrientes con alto contenido armónico i d e i D .<br />

i o es una versión filtrada <strong>de</strong> i D .<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 18 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Análisis MC.<br />

Evolución temporal <strong>de</strong>l C. Reductor-Elevador en MCC<br />

A<br />

ON<br />

OFF<br />

B<br />

En este caso, i d es fuertemente discontinua. i D lo es también pero solo contribuye a<br />

i o en su valor medio por el filtrado <strong>de</strong> C.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 19 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Situación limite entre conducción MC y MD<br />

Situación frontera MC y MD<br />

La situación limite entre MC y MD se da cuando el punto mínimo <strong>de</strong> la corriente<br />

i Lm se encuentra a 0A.<br />

I Lb es la corriente media en esta situación.<br />

Conocida I Lb si en el circuito tenemos una corriente I Lm :<br />

I Lm > I Lb sabremos que el circuito se encuentra en MC.<br />

I Lm < I Lb sabremos que el circuito se encuentra en MD.<br />

A<br />

ON<br />

OFF<br />

B<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 20 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Situación limite entre conducción MC y MD<br />

Situación frontera MC y MD<br />

A<br />

OFF<br />

ON<br />

Calcularemos I Lb para diversos datos. Dependiendo <strong>de</strong> la ocasión nos interesará<br />

uno u otro.<br />

I Lb = 1 T s<br />

∫ Ts<br />

i L (t)dt<br />

0<br />

} {{ }<br />

Área triángulo A<br />

I Lb = 1<br />

2✚T s<br />

✚T s∆ iL = 1 2<br />

V d Ts<br />

DTs =<br />

L 2L<br />

n 1<br />

V o(1 − D)<br />

n 2<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 21 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Situación limite entre conducción MC y MD<br />

I ob<br />

y I db<br />

Suele ser interesante tener el valor <strong>de</strong> I ob para comparar con las corrientes <strong>de</strong><br />

salida.<br />

En el convertidor reductor I L = I o, y por tanto I Lb = I ob<br />

En el convertidor elevador I L = I d , y por tanto I ob = I Lb (1 − D)<br />

En este caso I L ≠ I d ≠ I o. Pero las corrientes i L , i d , i D (y sus valores<br />

medios I L , I d , I D = I o también) están relacionadas por:<br />

La ecuación <strong>de</strong>l nodo <strong>de</strong> <strong>de</strong> la inductancia y la ganancia <strong>de</strong>l sistema:<br />

i L = i d + i D<br />

n 2<br />

n 1<br />

,<br />

I o<br />

= n 1 1 − D<br />

I d n 2 D<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 22 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Situación limite entre conducción MC y MD<br />

I ob y I db<br />

I L = I d + I o<br />

n 2<br />

n 1<br />

I o<br />

= n 1 1 − D<br />

I d n 2 D<br />

De esta manera:<br />

(<br />

n 2<br />

n 2<br />

I ob + I db = I Lb ⇒ I ob 1 + D )<br />

= I Lb<br />

n 1 n 1 1 − D<br />

⇒ I ob = n 1<br />

I Lb (1 − D)<br />

n 2<br />

Y por tanto:<br />

I ob = Ts ( n1<br />

) 2Vo(1<br />

− D) 2 = Ts n 1<br />

V d D(1 − D)<br />

2L n 2 2L n 2<br />

Si volvemos a aplicar la relación entrada/salida:<br />

I db = I ob<br />

n 2<br />

n 1<br />

D<br />

1 − D = Ts<br />

n 1<br />

2L<br />

n 2<br />

V oD(1 − D) = Ts<br />

2L V dD 2<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 23 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Análisis MD<br />

Análisis en MD<br />

Si la potencia <strong>de</strong> salida es menor que un <strong>de</strong>terminado nivel, el convertidor pue<strong>de</strong><br />

pasar a operar en modo discontinuo.<br />

Durante el intervalo ∆ 2 T s el núcleo está completamente <strong>de</strong>scargada, y la tensión<br />

en bornas <strong>de</strong> L m.<br />

Aún así se <strong>de</strong>ben seguir cumpliendo las condiciones <strong>de</strong> funcionamiento en<br />

equilibrio.<br />

Flyback MD<br />

A<br />

ON<br />

B<br />

OFF<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 24 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Análisis MD<br />

Análisis en MD<br />

Flyback MD<br />

A<br />

ON<br />

B<br />

OFF<br />

Imponemos condiciones <strong>de</strong> funcionamiento en equilibrio:<br />

( ∫<br />

i L (0) + 1 DTs<br />

V d dt<br />

T s 0<br />

} {{ }<br />

ÁreaA<br />

∫ (D+∆1 )T s<br />

+<br />

V d DT s + (−V o) n 1<br />

n 2<br />

∆ 1 T s = 0<br />

V o<br />

V d<br />

= n 2<br />

n 1<br />

DT s<br />

n 1<br />

n 2<br />

(−V o)dt<br />

} {{ }<br />

ÁreaB<br />

D<br />

∆ 1<br />

, si ∆ 1 = (1 − D) ⇒ Vo<br />

V d<br />

= n 2<br />

n 1<br />

)<br />

D<br />

1 − D<br />

= i L (0)<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 25 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Análisis MD<br />

Análisis en MD<br />

V o<br />

= n 2 D<br />

V d n 1 ∆ 1<br />

Esta expresión no es tan <strong>de</strong>scriptiva como en el MC.<br />

∆ 1 es una función <strong>de</strong> la carga R L .<br />

Es <strong>de</strong>cir, la ganancia en equilibrio <strong>de</strong>l sistema es función <strong>de</strong> R L :<br />

La corriente <strong>de</strong> magnetización <strong>de</strong> pico<br />

La corriente media a la salida:<br />

V d D = V o<br />

n 1<br />

n 2<br />

∆ 1<br />

î Lm = 1<br />

L m<br />

V d DT s<br />

I o = 1 2 îl∆ 1 = Vo<br />

R L<br />

Combinándolas se obtiene una relación útil si V o = cte:<br />

√<br />

D = Vo 2L n 1<br />

V d R L T s n 2<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 26 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Convertidor Flyback.<br />

Análisis MD<br />

Observaciones MD<br />

√<br />

D = Vo 2L n 1<br />

V d R L T s n 2<br />

La ganancia <strong>de</strong>l convertidor <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> R L .<br />

También <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong>l valor <strong>de</strong> la inductancia.<br />

Supongamos que queremos mantener fija la relación V o/V d . Comenzamos con una<br />

carga muy gran<strong>de</strong>, en MC, y la vamos disminuyendo.<br />

Mientras estemos en MC, el ciclo <strong>de</strong> trabajo necesario sera equivalente.<br />

Cuando pasemos a MD <strong>de</strong>beremos disminuirlo según disminuya la carga.<br />

MC<br />

MD<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 27 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆vo/Vo<br />

Outline<br />

1 Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

2 Convertidor Flyback.<br />

3 Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆v o/V o<br />

4 Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

5 Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

6 Resumen y conclusiones<br />

7 Autoevaluación<br />

8 Bibliografía<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 28 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆vo/Vo<br />

Efecto <strong>de</strong> C en el rizado <strong>de</strong> salida. Dimensionamiento.<br />

Hasta ahora hemos utilizado únicamente los valores medios <strong>de</strong> v o e i o.<br />

Realmente estas magnitu<strong>de</strong>s no son constantes.<br />

Particularmente el rizado <strong>de</strong> v o (∆v o/V o) es una especificación muy<br />

importante y habitual.<br />

Para conseguir una expresión útil, supondremos que:<br />

i D tiene una componente media I D y una componente <strong>de</strong> rizado ĩ D .<br />

i D = I D + ĩ D .<br />

La componente <strong>de</strong> rizado es dirigida a masa por el con<strong>de</strong>nsador (baja impedancia a<br />

alta frecuencia): i C ≈ ĩ D .<br />

La tensión <strong>de</strong> salida es aproximadamente la tensión media en la inductancia:<br />

I o ≈ I D .<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 29 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆vo/Vo<br />

Efecto <strong>de</strong> C en el rizado <strong>de</strong> salida. Dimensionamiento.<br />

De la eq. <strong>de</strong>l con<strong>de</strong>nsador<br />

∆V o = ∆Q<br />

C<br />

Nótese que la carga en ∆Q lleva la<br />

tensión <strong>de</strong> salida ∆v o (hacia arriba o<br />

hacia abajo).<br />

Esa carga se pue<strong>de</strong> calcular como el<br />

área <strong>de</strong> cualquiera <strong>de</strong> las zonas<br />

sombreadas en i C . Suele ser más fácil<br />

el lado rectangular.<br />

ON<br />

OFF<br />

∆Q = DT sI D = DT sI o<br />

con<br />

∆V o = DTsIo<br />

C<br />

∆V o<br />

= DTs<br />

V o τ<br />

τ = RC<br />

= DTs<br />

C<br />

V o<br />

R L<br />

Descarga<br />

Carga<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 30 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆vo/Vo<br />

Observaciones sobre el rizado <strong>de</strong> salida.<br />

∆V o<br />

V o<br />

= DTs<br />

RC<br />

Se trata <strong>de</strong> un cálculo aproximado pero muestra claramente las ten<strong>de</strong>ncias.<br />

El rizado disminuye <strong>de</strong> manera lineal con el periodo <strong>de</strong> conmutación.<br />

La constante <strong>de</strong> tiempo <strong>de</strong> la red RC <strong>de</strong> salida, influye inversamente en el rizado<br />

Disminuye al aumentar R L .<br />

Disminuye al aumentar C.<br />

Al contrario <strong>de</strong>l caso reductor, el peor caso es D máximo. Diseñaremos para<br />

el.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 31 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

Outline<br />

1 Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

2 Convertidor Flyback.<br />

3 Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆v o/V o<br />

4 Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

El transformador flyback NO es un transformador<br />

Recorridos en el lazo B-H<br />

5 Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

6 Resumen y conclusiones<br />

7 Autoevaluación<br />

8 Bibliografía<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 32 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

El transformador flyback NO es un transformador<br />

El transformador flyback no es un transformador<br />

El mo<strong>de</strong>lo consi<strong>de</strong>rado anteriormente no está consi<strong>de</strong>rado el más a<strong>de</strong>cuado<br />

(aunque es didáctico).<br />

Su funcionamiento se asemeja más al <strong>de</strong> dos bobinas(chokes) acopladas<br />

magnéticamente.<br />

Esto se <strong>de</strong>be al hecho <strong>de</strong> que el dispositivo no mantiene la relación entre las<br />

corrientes <strong>de</strong> los <strong>de</strong>vanados.<br />

A<br />

ON<br />

OFF<br />

B<br />

ON<br />

OFF<br />

Estudiemos la evolución <strong>de</strong>l sistema en cada semiperiodo<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 33 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

El transformador flyback NO es un transformador<br />

Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> inductancias acopladas. Semiperiodo ON<br />

Durante el semiperiodo en ON, la tensión <strong>de</strong> la inductancia L 1 es V d . Por tanto:<br />

î 1 = i 1 (DT s) = i 1 (0) + V d<br />

L 1<br />

DT s,<br />

ˆφ = φ(DTs) = φ(0) + V d<br />

n 1<br />

DT s<br />

El diodo está cortado (polarizado en inversa) e i 2 = 0<br />

A<br />

ON<br />

OFF<br />

B<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 34 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

El transformador flyback NO es un transformador<br />

Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> inductancias acopladas. Semiperiodo OFF<br />

Al conmutar a OFF, el flujo <strong>de</strong>be mantenerse continuo: φ(DT − s ) = φ(DT + s ), el<br />

diodo queda polarizado en directo y:<br />

i 2 (t) = î 2 + −Vo<br />

L 2<br />

t, φ(t) = ˆ phi + −Vo<br />

n 2<br />

t, î 2 = î 1<br />

n 1<br />

n 2<br />

= ˆφ R n 2<br />

A<br />

ON<br />

OFF<br />

B<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 35 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

El transformador flyback NO es un transformador<br />

Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> inductancias acopladas. Conclusiones<br />

A nivel analítico, los resultados obtenidos son idénticos mediante ambos puntos<br />

<strong>de</strong> vista.<br />

El segundo método da una i<strong>de</strong>a más clara <strong>de</strong> la aplicación real.<br />

Las mayores diferencias están <strong>de</strong>s<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista <strong>de</strong>l diseño:<br />

El diseño <strong>de</strong> un transformador asume que por el otro <strong>de</strong>vanado circula corriente que,<br />

como mo<strong>de</strong>la la Ley <strong>de</strong> Lenz, reduce el flujo por el núcleo.<br />

Al no conducir simultáneamente la <strong>de</strong>nsidad <strong>de</strong> flujo ˆB alcanzada es mucho mayor.<br />

Esto es especialmente problemático si diseñamos para MCD (ver última sección).<br />

Se suele recurrir a introducir gaps en el núcleo para aumentar su reluctancia. (O a<br />

núcleos con gap distrbuido).<br />

Esto reduce la inductancia magnetizante.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 36 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

Recorridos en el lazo B-H<br />

Recorridos en el lazo B-H<br />

Durante el funcionamiento <strong>de</strong>l convertidor, el campo magnético evoluciona<br />

unipolar.<br />

Se <strong>de</strong>be diseñar para que pase a una distancia pru<strong>de</strong>nte <strong>de</strong>l codo <strong>de</strong> saturación.<br />

Sobretodo en núcleos con saturación brusca: (dφ/dt = 0 = v L ).<br />

La introducción <strong>de</strong> gaps <strong>de</strong> aire, empuja la curva hacia la <strong>de</strong>recha, permitiendo<br />

mayores corrientes sin entrar en saturación.<br />

La componente continua es muy importante!<br />

MC<br />

MD<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 37 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

Outline<br />

1 Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

2 Convertidor Flyback.<br />

3 Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆v o/V o<br />

4 Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

5 Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

Dimensionamiento <strong>de</strong> componentes<br />

La inductancia <strong>de</strong> magnetización: MC Vs MD<br />

6 Resumen y conclusiones<br />

7 Autoevaluación<br />

8 Bibliografía<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 38 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

Dimensionamiento <strong>de</strong> componentes<br />

Dimensionamiento <strong>de</strong> los semiconductores en MC<br />

Para escoger los semiconductores es necesario saber los valores máximos <strong>de</strong> corriente y<br />

tensión que <strong>de</strong>ben soportar.<br />

Diodo<br />

∣ ∣∣max n<br />

v D = V o + V 2 d n 1<br />

∣ ∣∣max n<br />

i D = î 1 Lm n 2<br />

ON OFF<br />

Transistor<br />

∣ ∣∣max n<br />

v t = V d + V 1 o n 2<br />

∣ ∣∣max<br />

i d = î Lm<br />

SW<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 39 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

Dimensionamiento <strong>de</strong> componentes<br />

Dimensionamiento <strong>de</strong> los semiconductores en MD<br />

Para escoger los semiconductores es necesario saber los valores máximos <strong>de</strong> corriente y<br />

tensión que <strong>de</strong>ben soportar.<br />

Diodo<br />

∣ ∣∣max n<br />

v D = V o + V 2 d n 1<br />

∣ ∣∣max n<br />

i D = î 1 Lm n 2<br />

ON OFF<br />

Transistor<br />

∣ ∣∣max n<br />

v t = V d + V 1 o n 2<br />

∣ ∣∣max<br />

i d = î Lm<br />

SW<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 40 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

La inductancia <strong>de</strong> magnetización: MC Vs MD<br />

MC Vs MD<br />

Al igual que las topologías básicas se podían diseñar para funcionar en MCC o<br />

MCD, el convertidor flyback pue<strong>de</strong> diseñarse para funcionar en modo continuo y<br />

discontinuo.<br />

La elección está basada en múltiples factores y es una <strong>de</strong>cisión <strong>de</strong> diseño. A<br />

gran<strong>de</strong>s rasgos:<br />

El modo discontinuo proporciona unas mejores prestaciones dinámicas.<br />

El modo continuo presenta menos problemas <strong>de</strong> ruidos, EMI<br />

Las mejores prestaciones dinámicas <strong>de</strong>l MD son <strong>de</strong>bidas a la existencia <strong>de</strong> un cero<br />

RHP en el caso MC:<br />

Se incrementa la pendiente <strong>de</strong>scen<strong>de</strong>nte:<br />

Misma pendiente ascen<strong>de</strong>nte:<br />

D=0.25<br />

D=0.75<br />

PWM<br />

Equilibrio<br />

Fase no mínima<br />

Equilibrio<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 41 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

La inductancia <strong>de</strong> magnetización: MC Vs MD<br />

MC Vs MD<br />

Este inconveniente <strong>de</strong>saparece en MD:<br />

D=0.3<br />

D=0.6<br />

PWM<br />

Adicionalmente, existen menos problemas con la recuperación inversa <strong>de</strong>l diodo<br />

en alta tensión.<br />

Sin embargo los niveles <strong>de</strong> corriente en MD son más altos lo cual provoca:<br />

Más problemas EMI (necesidad <strong>de</strong> filtro LC adicional?).<br />

Necesidad <strong>de</strong> cables, o pistas, más gruesos.<br />

Mayor disipación en los diodos.<br />

Con<strong>de</strong>nsador <strong>de</strong> salida con más rizado, <strong>de</strong>be ser más gran<strong>de</strong> (aún).<br />

Mayores problemas <strong>de</strong> saturación y en el núcleo ( ˆφ ⇑).<br />

Mayores problemas <strong>de</strong> disipación en el núcleo ( ∫ B(h)HdH ⇑).<br />

Pese a todo, la superioridad dinámica y <strong>de</strong> robustez (planta fase mínima)<br />

suele condicionar la elección <strong>de</strong> MD.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 42 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

La inductancia <strong>de</strong> magnetización: MC Vs MD<br />

Diseño <strong>de</strong>l transformador Flyback<br />

Tal y como se ha comentado, el diseño <strong>de</strong>be afrontarse más como diseño <strong>de</strong> una<br />

inductancia (choke) acoplada que como un transformador.<br />

Dado que utilizaremos el núcleo como almacén <strong>de</strong> energía, será necesario utilizar<br />

núcleos con gap.<br />

En un transformador normal, los amperios-vuelta <strong>de</strong> primario y secundario se<br />

cancelan y la excursión en el lazo B-H es mínima. ( ∑ n i I i = H · l).<br />

En el flyback, el triangulo <strong>de</strong> la corriente primaria en el semiperiodo a ON mueve<br />

al núcleo ampliamente a lo largo <strong>de</strong> la curva BH.<br />

Esto provoca que incluso a potencias muy bajas, un núcleo convencional se<br />

saturaría y <strong>de</strong>struiría el transistor.<br />

Para prevenir este efecto se <strong>de</strong>be diseñar un núcleo con gap.<br />

Núcleos <strong>de</strong> ferrita con gap: La saturación es abrupta, se <strong>de</strong>be evitar entrar en zona<br />

<strong>de</strong> saturación.<br />

Núcleos Pow<strong>de</strong>red Permalloy con gap distribuido: La saturación es suave.<br />

Normalmente se busca un cambio controlado <strong>de</strong> L m en el rango <strong>de</strong> funcionamiento<br />

<strong>de</strong>l convertidor.<br />

Se <strong>de</strong>be tener en cuenta que la introducción <strong>de</strong> gaps reduce la inductancia<br />

magnetizante <strong>de</strong>l núcleo.<br />

Existen las mismas posibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> diseño que en las topologías básicas.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 43 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Resumen y conclusiones<br />

Outline<br />

1 Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

2 Convertidor Flyback.<br />

3 Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆v o/V o<br />

4 Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

5 Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

6 Resumen y conclusiones<br />

7 Autoevaluación<br />

8 Bibliografía<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 44 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Resumen y conclusiones<br />

Resumen y conclusiones<br />

El convertidor Flyback es uno <strong>de</strong> los más habituales en las fuente <strong>de</strong> alimentación.<br />

Presenta su mejores cualida<strong>de</strong>s a bajas potencias y altas tensiones <strong>de</strong> salida.<br />

Es la estructura más simple para un convertidor aislado.<br />

Presenta dos modos <strong>de</strong> funcionamiento bien diferenciados:<br />

√<br />

V o<br />

= n 2 D MC<br />

, D MC = Vo 2L n 1<br />

V d n 1 1 − D MC V d R L T s n 2<br />

El modo MC presenta señales más suaves, pero dinámicamente es un sistema <strong>de</strong><br />

fase no mínima.<br />

El modo MD suele preferirse por su dinámica, pero presenta problemas añadidos<br />

<strong>de</strong> armónicos no <strong>de</strong>seados: ruido, temperatura, etc.<br />

El diseño <strong>de</strong>l transformador es la pieza fundamental <strong>de</strong>l convertidor.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 45 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Autoevaluación<br />

Outline<br />

1 Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

2 Convertidor Flyback.<br />

3 Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆v o/V o<br />

4 Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

5 Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

6 Resumen y conclusiones<br />

7 Autoevaluación<br />

8 Bibliografía<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 46 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Autoevaluación<br />

A1 Conocer la topología <strong>de</strong>l C. Flyback<br />

A3 Saber analizar un C. Flyback en MC y MD.<br />

A4 Saber traducir especificaciones <strong>de</strong> modo <strong>de</strong> funcionamiento a rangos<br />

<strong>de</strong> valores en la inductancia <strong>de</strong> magnetización.<br />

A5 Saber traducir especificaciones <strong>de</strong> rizado máximo a la salida a rangos<br />

<strong>de</strong> valores en la capacidad.<br />

A6 Saber los valores máximos <strong>de</strong> corriente y tensión que soportarán los<br />

dispositivos semiconductores.<br />

A7 Conocer <strong>de</strong> manera intuitiva las características <strong>de</strong> cada modo <strong>de</strong><br />

funcionamiento.<br />

A8 Conocer las claves <strong>de</strong>l diseño magnético.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 47 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Bibliografía<br />

Outline<br />

1 Introducción a los convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> aislados.<br />

2 Convertidor Flyback.<br />

3 Rizado en la tensión <strong>de</strong> salida ∆v o/V o<br />

4 Aspectos magnéticos <strong>de</strong>l convertidor Flyback<br />

5 Diseño <strong>de</strong> convertidores Flyback<br />

6 Resumen y conclusiones<br />

7 Autoevaluación<br />

8 Bibliografía<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 48 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Bibliografía<br />

Lecturas básicas<br />

Ned Mohan, Tore M. Un<strong>de</strong>land, and William P. Robbins.<br />

Power Electronics. Third Edition., chapter 10, pages 308–311.<br />

Willey, 2003.<br />

Sección <strong>de</strong> capítulo <strong>de</strong>dicada a la conversión Flyback <strong>de</strong> este texto. En<br />

este caso la información es muy escueta e introductoria. Se recomienda<br />

su lectura como introducción.<br />

Jesús Ureña Ureña, Miguel Ángel Sotelo Vázquez, Fco. Javier Rodríguez<br />

Sánchez, Rafael Barea Navarro, Mariano Domínguez Herranz, Emilio J. Bueno<br />

Peña, and Pedro A. Revenga <strong>de</strong> Toro.<br />

Electrónica <strong>de</strong> Potencia, chapter 6, pages 6.1– 6.12.<br />

Servicio <strong>de</strong> Publicaciones UAH, 1999.<br />

Parte <strong>de</strong> capitulo <strong>de</strong>l texto fundamental <strong>de</strong> la asignatura <strong>de</strong>dicado a<br />

una introducción a las fuentes conmutadas con aislamiento y a realizar<br />

una introducción <strong>de</strong>l convertidor flyback. Sirve como texto<br />

introductorio, aunque es necesario complementarlo con apuntes <strong>de</strong><br />

clase. Escrito en español<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 49 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Bibliografía<br />

Lecturas <strong>de</strong> ampliación<br />

Andrés Barrado Bautista and Antonio Lázaro Blanco, editors.<br />

Problemas <strong>de</strong> Electrónica <strong>de</strong> Potencia, chapter 6, pages 565–579.<br />

Pearson Education., 2007.<br />

Excelente libro <strong>de</strong> problemas <strong>de</strong> Electrónica <strong>de</strong> Potencia en español.<br />

Esta parte <strong>de</strong> este capítulo esta <strong>de</strong>dicado al convertidor flyback.<br />

Algunos ejercicios pue<strong>de</strong>n superar el nivel <strong>de</strong> la asignatura, pero en<br />

general es muy recomendable.<br />

Robert. W. Erickson and Dragan Maksimović.<br />

Fundamentals of Power Electronics. Second Edition., chapter Partes <strong>de</strong> 2,3,4,5,6,<br />

pages 11–179.<br />

Kluwer Aca<strong>de</strong>mic Publishers Group, 2004.<br />

El texto <strong>de</strong> R.W. Erickson da una visión un poco diferente <strong>de</strong> la<br />

conversión <strong>DC</strong><strong>DC</strong> <strong>de</strong> la untilizada en la asignatura. Aun así presenta un<br />

gran interés y es referencia obligada si se <strong>de</strong>sea complementar los<br />

conocimientos <strong>de</strong> la asignatura. Los capítulos abarcan todas las<br />

topologías <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>de</strong> manera combinada.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 50 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Bibliografía<br />

Lecturas avanzadas<br />

Robert. W. Erickson and Dragan Maksimović.<br />

Fundamentals of Power Electronics. Second Edition., chapter 7, pages 187–258.<br />

Kluwer Aca<strong>de</strong>mic Publishers Group, 2004.<br />

Excelente capítulo sobre mo<strong>de</strong>lado dinámico (fuera <strong>de</strong>l punto <strong>de</strong><br />

equilibrio) <strong>de</strong> convertidores <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong>. Este contenido supera los objetivos<br />

<strong>de</strong> la asignatura (OPT 4).<br />

Abraham I. Pressman, Keith Billings, and Taylor Morey.<br />

Switching Power Supply Design. Third Edition, chapter 4, pages 117–160.<br />

Mc. Graw Hill, 2009.<br />

Capítulo <strong>de</strong>dicada a la conversión flyback y sección <strong>de</strong>dicada a mostrar<br />

formas <strong>de</strong> onda experimentales <strong>de</strong> un convertidor flyback. Este libro<br />

constituye una referencia <strong>de</strong> gran valor en el diseño <strong>de</strong> fuentes <strong>de</strong><br />

alimentación. Enfoque muy orientado al diseñador final. Sobrepasa en<br />

muchas ocasiones los contenidos <strong>de</strong> la asignatura, pero es muy<br />

recomendable como referencia avanzada.<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 51 of 52


Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

End<br />

Tema 1: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> <strong>conmutados</strong><br />

Lección 2: <strong>Convertidores</strong> <strong>DC</strong>/<strong>DC</strong> con aislamiento eléctrico. Convertidor Flyback<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá,<br />

Master Universitario Sistemas Electrónicos Avanzados<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Electrónica, Universidad <strong>de</strong> Alcalá 52 of 52

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!