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INTRODUCCION

Es evidente que el campo en el que nos estamos desempeñando, una de las máximas preocupaciones es obtener niveles de voltajes constantes, para evitar dificultades en los proyectos diseñados. Así que las fuentes de Switcheo son dispositivos que actualmente se utilizan en muchas aplicaciones de la industria electrónica, debido a su capacidad de entregar salidas de voltaje bastante estables, así como una eficiencia mucho mayor que las fuentes de alimentación lineales. Además de ser muy utilizada en proyectos sencillos, es de gran ayuda en campos como: computación, telefonía, control, biomédica, etc.

De aquí la importancia de especificar al usuario el manejo y la utilidad de estas fuentes conmutadas.

GENERALIDADES

Las fuentes conmutadas presentan ciertas características que las hacen ser recomendadas con respecto de las lineales; como son la mayor eficiencia (superior al 90% comparada con el 70% de las lineales), transformadores de menor tamaño y costo El principal inconveniente es que como trabaja con alta frecuencia (superior a los 50 Khz.) puede ocasionar interferencia a otros circuitos. Las fuentes conmutadas son convertidores cc-cc, por lo que la red

debe ser previamente rectificada y filtrada con una amplitud de rizado aceptable. En la posición de abierto se configura como rectificador de onda completa. En la posición de cerrado el circuito funciona como rectificador doblador de tensión,

PRINCIPIO BASICO DE SU FUNCIONAMIENTO

Una fuente conmutada trabaja en base al principio del interruptor, es decir, cerrando y abriendo un interruptor podemos controlar la cantidad de energía entregada a la Carga.

Figura 1. Fuente conmutada

Cuando el interruptor "I" se encuentra cerrado, el voltaje de la batería V es entregado a la carga R, y por lo tanto, en R se desarrolla una potencia (energía) igual al producto de voltaje V por la corriente IR que circula por R. Si el interruptor "I" se encuentra abierto entonces la potencia

FUENTE CONMUTADA STEP DOWN

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que se disipa (desarrolla) en R es cero. Es decir, si abrimos y cerramos el interruptor varias veces seguidas (frecuencia) en la carga se estará desarrollando una potencia promedio; por supuesto que en el interruptor I no se desarrolla ninguna potencia, por lo tanto toda la potencia entregada por la batería V es aprovechada por R. Existen dos tipos de fuentes conmutadas aquellas que varían el tiempo en que el interruptor está cerrado manteniendo la frecuencia de conmutación constante, y aquellas que varían la frecuencia manteniendo fijo o constante el tiempo en que el interruptor se encuentra cerrado. Una fuente conmutada se compone de una etapa de rectificación y filtro de entrada, esta etapa Para evitar sobrecalentamientos los condensadores electrolíticos de filtro (C1 y C2) deben ser de bajo ESR (baja resistencia interna) y de la tensión adecuada. Es conveniente conectar en paralelo con estos otros condensadores tipo MKP para mejor desacoplo de alta frecuencia de conmutación. Los rectificadores deben soportar una tensión inversa de 600; etapa de pico de arranque, TH1 y TH2 son resistencias NTC (coeficiente negativo de temperatura), que limitan la corriente de inicio que tiende a ser demasiado alta, dependiendo de la aplicación en cambio de estas resistencias se implementan relés o Mosfet; etapa de protección contra transitorios, se utiliza un varistor para evitar los picos de tensión debido a la conmutación.

Figura 2. Rectificador (http://www.dbup.com.ar/tutorial_fuentes_conmutadas.htm)

DIAGRAMA DE BLOQUES QUE LA CONFORMAN

En el primer bloque rectificamos y filtramos la tensión alterna de entrada convirtiéndola en una continua pulsante. El segundo bloque se encarga de convertir esa continua en una onda cuadrada de alta frecuencia (10 a 200 kHz.), La cual es aplicada a una bobina o al primario de un transformador. Luego el segundo bloque rectifica y filtra la salida de alta frecuencia del bloque anterior, entregando así una continua pura.

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El cuarto bloque se encarga de comandar la oscilación del segundo bloque. Este bloque consiste de un oscilador de frecuencia fija, una tensión de referencia, un comparador de tensión y un modulador de ancho de pulso (PWM). El modulador recibe el pulso del oscilador y modifica su ciclo de trabajo según la señal del comparador, el cual coteja la tensión continua de salida del tercer bloque con la tensión de referencia.

NOTA: ciclo de trabajo es la relación entre el estado de encendido y el estado de apagado de una onda cuadrada.

¿EN QUE CONSISTE?

Esta fuente es implementada para proporcionar un voltaje de salida menor al que se le está proporcionando en la entrada, esta fuente depende del voltaje de entrada y de igual manera depende de la relación del transistor en el tiempo y el periodo de conmutación.

Características del encapsulados para su buen uso:

TL494

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PRECAUCIONES

NO MANIPULAR SIN ASESORIA DE UN EXPERTO, O EN CASO CONTRARIO, CON COMPLETA ASESORIA DE

ALGUN EXPERTO

CIRCUITO UTILIZADO

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Ecuación del ciclo de trabajo

CALCULOS DEL DISEÑO

Se considero: VS=Vin=12. Vout=24Iout=1 amp. Vripple= 1% = voltaje rizo.

ton=1.1471toff ton>=10us ; toff>=10us. (ton+toff)<=50us. toff=10us. CT=45x10-5x toff =45 x10-5 x10us= 4.5nFd aprox.

4.7nFd. por lo tanto: ton=10.44us x 1.1471 = 11.98us

Se decidió poner un capacitor de 100ufd. a 63 volts. R1+R2=24Kohms

R1= Potenciómetro de 25K.

La corriente máxima de salida de la fuente es la mitad de la corriente pico de la bobina.

Voltaje de salida

Time

0s 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10msV(R3:2,0)

2.0V

3.0V

4.0V

5.0V

6.0V

7.0V

8.0V

Corriente de salida

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Time

0s 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 7ms 8ms 9ms 10ms-I(R3)

0.4A

0.6A

0.8A

1.0A

1.2A

1.4A

1.6A

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