Info Full Convertidores Dcdc

Tema 1: Convertidores DC/DC conmutados

Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosLeccin 2c: Convertidores con excitacin bidireccional del ncleo magntico.

Convertidor en Push-Pull.

Departamento de Electrnica, Universidad de Alcal,

Master Universitario Sistemas Electrnicos Avanzados

Departamento de Electrnica, Universidad de Alcal 1 of 65

Tema 1: Convertidores DC/DC conmutados

Outline

1 Introduccin

2 El convertidor Push-pull.

3 Otras topologas bipolares.

4 Diseo del convertidores con excitacin bidireccional de ncleo

5 Topologas aisladas bidireccionales basadas en el C. Elevador

6 Resumen y conclusiones

7 Autoevaluacin

8 Bibliografa


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosIntroduccin

Outline

1 Introduccin






7 Autoevaluacin

8 Bibliografa



Introduccin

Los convertidores aislados bidireccionales se basan en la utilizacin de untransformador, seguido de un rectificador de doble onda y un filtro LC.

La forma de onda que ataca al transformador es bipolar:

Generadorprimario Rectificador

De esta manera existen dos posibilidades en la eleccin del rectificador:Rectificador de doble onda con puente completo de 4 diodos.Rectificador de doble onda con 2 diodos y tap intermedio en el transformador.

En cuanto al generador de la seal bipolar estudiaremos tres posibilidades:Push-pullMedio puente.Puente completo.



Rectificador con puente completo de diodos

Se introduce la seal v1, y se obtienen las seales vLV y vo

Siempre hay dos diodos en conduccin (vD|max = n2n1D).El filtro trabaja al doble de la frecuencia de conmutacin.

Vo =1

ts

Ts0

vLCdt, Vo =n2

n12DV1



Rectificador con transformador con toma intermedia

Se introduce la seal v1, y se obtienen las seales vLV y vo

Solo hay un diodos en conduccin (vD|max = 2n2n1D).El filtro trabaja al doble de la frecuencia de conmutacin.

Vo =1

ts

Ts0

vLCdt, Vo =n2

n12DV1


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosEl convertidor Push-pull.

Outline

1 Introduccin

2 El convertidor Push-pull.Anlisis MCCSituacin limite entre conduccin MCC y MCDAnlisis MCDAspectos magnticosAnlisis del convertidor respecto a LmRecorridos en el lazo B-H





7 Autoevaluacin

8 Bibliografa



El convertidor Push-pull

El convertidor Push-Pull aislado presenta la siguiente topologa:

En este caso el convertidor tiene dos interruptores:

Como se aprecia en la figura Dmax = 12 .



Anlisis en equilibrio

Como en convertidores anteriores, buscaremos la ganancia del sistema enequilibrio en funcin del ciclo de trabajo. Para ello supondremos:Componentes ideales:

TRT se comporta como un SW ideal.Transformador ideal (Lm , Ls = 0)Diodos ideales.Fuentes de tensin con impedancia de salida nula.

Seales constantes:Se supone Vd lenta.Se supone Vo lenta.

Convertidor en situacin de equilibrio.

Convertidor en situacin de equilibrio

Hemos modificado D y hemos dejado que el convertidor evolucione durntesuficiente tiempo.

La seales no son constantes.

Pero son peridicas.



Procedimiento de anlisis

Todo el anlisis que vamos a realizar se ordena alrededor de evolucin de lacorriente en la inductancia L.En todo momento intentaremos encontrar su tensin en bornas, para deducirla evolucin de la corriente.Seguimos el procedimiento estndar:

1 Colocaremos cada interruptor en ON.2 Deduciremos el estado del diodo, y obtendremos el circuito equivalente.3 Calcularemos la tensin en bornas de la inductancia VL.4 Realizamos el mismo anlisis con los interruptores en OFF.5 Impondremos situacin de equilibrio.6 Obtenemos la ganancia del circuito.

Estos convertidores tienen por tanto tres estados de funcionamiento ON1,ON2 y OFF .Ser necesario estudiar los tres.


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosEl convertidor Push-pull.Anlisis MCC

Anlisis en MCC: T1 a ON, T2 a OFF

D2 en directo, D1 queda en inverso (corriente del transformador)

VL|ON = Vdn2

n1 Vo



Anlisis en MCC: T1 a OFF, T2 a ON

D1 en directo, D2 en inverso (corriente del transformador)

VL|ON = Vdn2

n1 Vo



Anlisis en MCC: T1, T2 a OFF

iL recircula polarizando D1 y D2 en directo.

VL|OFF = VoiL evoluciona como una recta de pendiente VL/L = Vo/L. (A. transitorio).



Imponiendo condicin de equilibrio

ONOFFAB

Podemos imponer la condicin de equilibrio cada Ts/2:

iL(0) + iL

on

+ iL

off

= iL(Ts/2) = iL(0)

1

L

( ton0

vL(t)dt reaA

+

Ts/2ton

vL(t)dt reaB

)= 0

Vdn2n1 VoL

DTs +VoL

(Ts

2DTs) = 0



Imponiendo condicin de equilibrio

Si imponemos la condicin de equilibrio:

iL(0) + iL

on

+ iL

off

= iL(Ts/2) = iL(0)

1

L

ton0

vL(t)dt reaA

+1

L

Ts2

ton

vL(t)dt reaB

= 0

Vdn2n1 VoL

DTs +VoL

(1

2D)Ts = 0

Resolviendo:Vo

Vd=n2

n12D

Si adems suponemos que tenemos el convertidor no tiene prdidas:

Pd = Po

Vd Id = Vo IoIo

Id=Vd

Vo=n1

n2

1

2D



Observaciones

La ganancia del sistema es n2n1

2D.

El sistema es controlable plenamente mediante D.

La ganancia no depende de la carga.En realidad hay dependencia debido a las no idealidades.

An as la planta est bien condicionada en este aspecto.

El sistema se comporta como un transformador de seales continuas:

Io

Id=Vd

Vo=n1

n2

1

2D

Pero...cmo de continuas?Al ser este convertidor una modificacin del reductor presenta los mismosproblemas de corrientes con alto contenido armnico id.

io es una versin suave de iL, por tanto es casi continua.



Evolucin temporal del C. Push-pull en MCC

ONOFFAB

En este caso, id es fuertemente discontinua, io es una versin suave de iL, portanto es casi continua.

Durante la segunda parte del perodo de conmutacin la situacin es igual.


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosEl convertidor Push-pull.Situacin limite entre conduccin MCC y MCD

Situacin frontera MCC y MCD

La situacin limite entre MCC y MCD se da cuando el punto mnimo de lacorriente iL se encuentra a 0A.

ILb es la corriente media en esta situacin.

Conocida ILb si en el circuito tenemos una corriente IL:IL > ILb sabremos que el circuito se encuentra en MCC.IL < ILb sabremos que el circuito se encuentra en MCD.

ONOFFAB


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosEl convertidor Push-pull.Situacin limite entre conduccin MCC y MCD

Situacin frontera MCC y MCD

ONOFF

A

Calcularemos ILb para diversos datos. Dependiendo de la ocasin nos interesaruno u otro.

ILb =2

Ts

Ts2

0iL(t)dt

rea tringulo A

ILb =1

2

2

Ts

Ts

2iL =

1

2

Vo

L(1

2D)Ts = Ts

LVdn2

n1D(

1

2D)

Iob = ILb , Idb = Iobn2

n12D


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosEl convertidor Push-pull.Anlisis MCD

Anlisis en MCD

Si la potencia de salida es menor que un determinado nivel, el convertidor puedepasar a operar en modo discontinuo.

Durante el intervalo 2Ts L esta completamente descargada y vL = 0

An as se deben seguir cumpliendo las condiciones de funcionamiento enequilibrio.

Si representamos uno de los dos semiperiodos de conmutacin:

ON

OFFAB

Push-Pull MCD



Anlisis en MCD

ON

OFFAB

Push-Pull MCD

Imponemos condiciones de funcionamiento en equilibrio:

iL(0) +2

Ts

( DTs0

Vdn2

n1 Vo dt

reaA

+

(D+1)TsDTs

(Vo)dt reaB

)= iL(0)

(Vdn2

n1 Vo)DTs + (Vo)1Ts = 0

Vo

Vd=n2

n1

D

D + 1, si 1 = (

1

2D) Vo

Vd=n2

n12D



Anlisis en MCD

Vo

Vd=n2

n1

D

D + 1

Esta expresin no es tan descriptiva como en el MCC.1 es una funcin de la carga RL.Es decir, la ganancia en equilibrio del sistema es funcin de RL:

(Vdn2

n1 Vo)D = Vo1

La corriente de pico

iL =1

LVo1Ts

La corriente media a la salida:

Io = iL(D + 1) =Vo

RL

Combinndolas se obtiene una relacin til si Vo = cte:

D =Vo

Vd

n1

n2

LRLTs

1

1 VoVd

n1n2



Observaciones MCD

D =Vo

Vd

n1

n2

LRLTs

1

1 VoVd

n1n2

La ganancia del convertidor depende de RL.Tambin depende del valor de la inductancia.Supongamos que queremos mantener fija la relacin Vo/Vd. Comenzamos con unacarga muy grande, en MCC, y la vamos disminuyendo.Mientras estemos en MCC, el ciclo de trabajo necesario sera equivalente.Cuando pasemos a MCD deberemos disminuirlo segn disminuya la carga.

MCC

MCD


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosEl convertidor Push-pull.Anlisis del convertidor respecto a Lm

Evolucin de Lm: Semiperiodo ON1

De momento no se ha estudiado como evoluciona el flujo dentro deltransformador.

Durante el semiperiodo ON1 en la inductancia de magnetizacin soporta Vd.En consecuencia la corriente de magnetizacin decrece con pendiente Vd/Lm.

ONON



Evolucin de Lm: Semiperiodo OFF

Durante el semiperiodo en la inductancia de magnetizacin soporta 0V .

La corriente de magnetizacin se mantiene constante.

Esta corriente se suma (resta) a la corriente iD1 y se resta (suma) a iD2.

Suele ser mucho ms pequea que iL, y midiendo se ve poca diferencia.

ONON



Evolucin de Lm: Semiperiodo ON2

Durante el semiperiodo ON2 en la inductancia de magnetizacin soporta Vd.

En consecuencia la corriente de magnetizacin crece con pendiente Vd/Lm.

ONON


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosEl convertidor Push-pull.Recorridos en el lazo B-H

Recorridos en el lazo B-H

Durante el funcionamiento del convertidor, el campo magntico evoluciona demanera bipolar.El ncleo evoluciona hacia el primer sector de la curva durante el periodo enON1, se mantiene constante durante los periodos OFF evoluciona hacia el tercersector durante ON2.

Se debe disear para que pase a una distancia prudente del codo de saturacin.Sobretodo en ncleos con saturacin brusca: (d/dt = 0 = vL).

Es fundamental que la excursin durante ON1 sea igual a la de ON2. Sino, elflujo va creciendo en escalera.

La introduccin de gaps de aire no es demasiado efectiva en este tipo deconvertidores. Adems disminuye Lm lo que produce un aumento de im.

H

B


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosOtras topologas bipolares.

Outline

1 Introduccin


3 Otras topologas bipolares.Medio puentePuente completo




7 Autoevaluacin

8 Bibliografa


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosOtras topologas bipolares.Medio puente

Convertidor aislado en medio puente

El convertidor en medio puente surge de intercambiar el generador primario enpush-pull por una estructura clsica en medio puente.

La red del secundario queda igual a la del convertidor Push-Pull.

El funcionamiento es similar al caso PP, pero se reduce la tensin sobre elprimario a la mitad.



Convertidor aislado en medio puente. Estado ON1

ONON

Al cerrar el transistor 1, aplicamos sobre el devanado 1 Vd/2.

Esto provoca que D1 conduzca y D2 se corte.

La corriente iL aumenta con pendiente 1L (Vd2n2n1 Vo).

La corriente de magnetizacin im aumenta con pendienteVd

2Lm.



Convertidor aislado en medio puente. Estado OFF

ONON

Al abrir ambos interruptores la corriente de la bobina recircula por ambos diodos.

Esto provoca la tensin en cualquier devanado del transformador sea nula.La corriente iL disminuye con pendiente VoL .

Esto provoca que la corriente de magnetizacin im se mantenga constante.Esta corriente se resta (suma) a iD1 y se suma (resta) a iD2 .



Convertidor aislado en medio puente. Estado ON2

ONON

Al cerrar el transistor 2, aplicamos sobre el devanado 1 Vd/2.Esto provoca que D2 conduzca y D1 se corte.

La corriente iL aumenta con pendiente 1L (Vd2n2n1 Vo).

La corriente de magnetizacin im disminuye con pendienteVd

2Lm.



Resumen Convertidor aislado en medio puente

El funcionamiento del convertidor en medio puente es muy similar al delPush-Pull.

A efectos tericos la diferencia ms importante es que aplica sobre el devanadoprimario Vd

2en lugar de Vd.

Podemos extraer las ecuaciones del convertidor en MCD y MCC:

DMCC =Vo

Vd

n1

n2DMCD = 2

Vo

Vd

n1

n2

LRLTs

1

1 2VoVd

n1n2

A nivel prctico esta topologa presenta algunas diferencias importantes que seestudiarn en la ltima seccin de la leccin.


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosOtras topologas bipolares.Puente completo

Convertidor aislado en puente completo

El convertidor en medio puente surge de intercambiar el generador primario enpush-pull por una estructura clsica en puente completo.

El esquema de modulacin es idntico a los casos anteriores, imponiendo T4 = T1y T3 = T2.

La red del secundario queda igual a la del convertidor Push-Pull.

El funcionamiento es similar al caso PP.

Es la estructura adecuada para aplicaciones de mayor potencia.



Convertidor aislado en puente completo. Estado ON1

ONON

Al cerrar los transistor 1 y 4, aplicamos sobre el devanado 1 v1 = Vd.

Esto provoca que D1 conduzca y D2 se corte.

La corriente iL aumenta con pendiente 1L (Vdn2n1 Vo).

La corriente de magnetizacin im aumenta con pendienteVdLm

.



Convertidor aislado en puente completo. Estado OFF

ONON

Al abrir ambos interruptores la corriente de la bobina recircula por ambos diodos.

Esto provoca la tensin en cualquier devanado del transformador sea nula.La corriente iL disminuye con pendiente VoL .

Esto provoca que la corriente de magnetizacin im se mantenga constante.Esta corriente se resta (suma) a iD1 y se suma (resta) a iD2 .



Convertidor aislado en puente completo. Estado ON2

ONON

Al cerrar el transistor 2, aplicamos sobre el devanado 1 Vd.Esto provoca que D2 conduzca y D1 se corte.

La corriente iL aumenta con pendiente 1L (Vdn2n1 Vo).

La corriente de magnetizacin im disminuye con pendienteVdLm

.



Resumen Convertidor aislado en puente completo

El funcionamiento del convertidor en puente completo es muy similar al delPush-Pull.

Podemos extraer las ecuaciones del convertidor en MCD y MCC:

DMCC =Vo

Vd

1

2

n1

n2DMCD =

Vo

Vd

n1

n2

LRLTs

1

1 VoVd

n1n2

A nivel prctico esta topologa presenta algunas diferencias importantes que seestudiarn en la ltima seccin de la leccin.


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosDiseo del convertidores con excitacin bidireccional de ncleo

Outline

1 Introduccin



4 Diseo del convertidores con excitacin bidireccional de ncleoSeleccin de C. Rizado en la tensin de salida vo/VoDiseo de la inductancia.Diseo del transformadorDimensionamiento de los semiconductoresComparacin de topologas dcdc con aislamiento.



7 Autoevaluacin

8 Bibliografa


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosDiseo del convertidores con excitacin bidireccional de ncleoSeleccin de C. Rizado en la tensin de salida vo/Vo

Efecto de C en el rizado de salida. Dimensionamiento.

Hasta ahora hemos utilizado nicamente los valores medios de vo e io.

Realmente estas magnitudes no son constantes.

Particularmente el rizado de vo (vo/Vo) es una especificacin muyimportante y habitual.Para conseguir una expresin til, supondremos que:

iL tiene una componente media IL y una componente de rizado iL. iL = IL + iL.La componente de rizado es dirigida a masa por el condensador (baja impedancia aalta frecuencia): iC il.La tensin de salida es aproximadamente la tensin media en la inductancia:Io IL.



Efecto de C en el rizado de salida. Dimensionamiento.

De la eq. del condensador

Vo =Q

C

Ntese que la carga en A lleva latensin de salida vo.

Ese rea es carga (Corriente portiempo):

Q =1

2

Ts

2

il

2

Vo =1

8CTs

Vo

L(1D)Ts

iL

Vo

Vo=

1D8LCf2s

=pi2

2(1D)f

2c

f2s

confc =

1

2piLC

Descarga Carga

A



Observaciones sobre el rizado de salida.

Vo

Vo=

1D8LCf2s

=pi2

2(1D)f

2c

f2s

Se trata de un clculo aproximado pero muestra claramente las tendencias.

El rizado disminuye de manera cuadrtica con el aumento de la frecuencia deconmutacin.

El rizado aumenta de manera cuadrtica con la frecuencia de resonancia del filtroLC.

Disminuye al aumentar L.

Disminuye al aumentar C.

Debemos disear C en el peor caso: D mnimo


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosDiseo del convertidores con excitacin bidireccional de ncleoDiseo de la inductancia.

Diseo de la inductancia

Los convertidores vistos en esta leccin (al igual que el forward), poseen uninductancia adems de la de magnetizacin.

Con la inductancia diseamos el funcionamiento del convertidor reductorimplcito.

Es posible trabajar en MCC o MCD con el transformador funcionando endesmagnetizacin completa.Al igual que la topologa Reductora, lo ms habitual es trabajar en MCC:

No presenta los problemas dinmicos derivados del Elevador.Es ms eficiente.Menos sensible a la carga.

Para conseguirlo podemos establecer un rango de valores de la inductancia que logaranticen. Por ejemplo podemos imponer que la Io Iob :Donde se escogern Io mxima y D mnima en la aplicacin bajo estudio


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosDiseo del convertidores con excitacin bidireccional de ncleoDiseo del transformador

Diseo del transformador

El diseo del transformador comienza con la seleccin del ncleo.El objetivo es satisfacer las necesidades de potencia de salida del convertidor.Esto depende de:

La frecuencia de conmutacin.El mximo valor del flujo ().Geometra: El rea del ncleo (Ae) y la ventana de bobinado (Ab).La densidad de corriente en los devanados.

Una vez elegido el ncleo, se extrae el mnimo nmero de vueltas en elprimario n1.Para obtener este valor se impone que la excursin de B sea menor que lamxima permitida:

2 =Vd

n1DTs B = Vd

2Aen1DTs

Imponiendo B Bmax:

n1 Vd2AeBmax

DTs

El uso de ambos cuadrantes del ciclo de histresis aumenta el rea recorrida encada ciclo y por tanto las prdidas cambian: hay menos excursin en cadacuadrante, pero hay que sumar los dos.


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosDiseo del convertidores con excitacin bidireccional de ncleoDimensionamiento de los semiconductores

Dimensionamiento de los semiconductores en el convertidor Push-Pull: MCC

Para escoger los semiconductores es necesario saber los valores mximos de corriente ytensin que deben soportar.

Atencin:Inductancia de perdidas del transformador.

Efecto de im en it.

Los esfuerzos son los mismos en MCD(Ejercicio).

ONON



Dimensionamiento de los semiconductores en el convertidor Half-Bridge: MCC


Atencin:Efecto de la inductancia de perdidas deltransformador. Comparacin con PP.


ONON


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosDiseo del convertidores con excitacin bidireccional de ncleoComparacin de topologas dcdc con aislamiento.

Comparacin entre topologas

Supongamos una aplicacin comn para las 5 topologas aisladas que hemosestudiado:

Se desea disear una fuente de alimentacin conectada a la red elctricamediante un puente completo de diodos para alimentar cargas de baja tensin.Especificaciones:

Vd=230VVo=5VPo=200WLmite MCD: 50WVo/Vo = 2%

ConvertidorDC/DC

Fuente AC/DC Carga



Comparacin entre topologas: Nmero de semiconductores

no D. no MOS no MOS Flot. no Magn. PmaxFlyback 1 1 0 1 300WForward 1 1 0 2 500WPush-pull 2 2 0 2 2kWHalf-bridge 2 2 1 2 2kWFull-bridge 2 4 2 2 >2kW

El flyback es el convertidor ms simple. Suele usarse a potencias ms bajas.

El Puente completo es el que ms semiconductores tiene, y el que se adapta apotencias ms altas.

En todo caso no es generalizable. Razones de coste pueden hacer que se usentopologas inesperadas (Flyback de >1kW).

Adems del nmero es necesario estudiar las dimensiones de los semiconductores.



Comparacin entre topologas: Tamao de semiconductores

Componentes pasivos:

Flyback Forward Push-Pull Half-bridge Full-Bridgen1n2

43.3 26 26 52 52Lm 1.7mH - - - -L - 1.5H 0.25H 0.25H 0.25HC 1.6mF 250F 125F 125F 125F

Esfuerzos semiconductores:

Flyback Forward Push-Pull Half-bridge Full-BridgeVt 540V 650V 650V 325V 325VIt 1.6A 1.6A 1.6A 0.8A 0.8AVD 12.5V 12.5V 12.5V 12.5V 12.5VC 66.6A 40A 40A 40A 40A

Hay que aadir los esfuerzos debidos a la inductancia de dispersin en elPush-pull, Forward y FlybackVentajas importantes de las estructuras en puente:

Enclavamiento de la tensin de dispersin por los diodos.Posibilidad de aadir al devanado primario una Cb en serie. Elimina continua yescalada de flujo (Blocking capacitor).


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosTopologas aisladas bidireccionales basadas en el C. Elevador

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1 Introduccin






7 Autoevaluacin

8 Bibliografa



Topologas aisladas bidireccionales basadas en el C. Elevador

Las estructuras bidireccionales de esta leccin estn basadas en el C. Reductor.

Es posible invertir esas estructuras y construir las mismas tres topologas, perobasadas en el convertidor elevador.

Es comn denominarlos convertidores alimentados por corriente.

Estudiaremos el caso Push-Pull; el resto son muy parecidos.

Modificacin del circuito:

C. Reductor C. Elevador

Se debe garantizar la existencia de un camino de circulacin de la corrientede L en todo momento. D > 0.5



Anlisis en equilibrio. T1 ON, T2 OFFD1 queda polarizado en directo, D2 en inverso.

La tensin sobre la inductancia es Vd Vo n1n2 .

ONON

ON



Anlisis en equilibrio. T1 OFF, T2 ONEstado equivalente al anterior.

D2 queda polarizado en directo, D1 en inverso.

La tensin sobre la inductancia es Vd Vo n1n2 .

ONON

ON



Anlisis en equilibrio. T1 ON, T2 ONLa tensin en los devanados es nula (conduccin simultanea de T1 y T2).

La tensin sobre la inductancia es Vd.

La corriente en el secundario es nula. La carga se alimenta del condensador.

ONON

ON



Anlisis en equilibrio. Resumen

Si imponemos la condicin de equilibrio, podemos obtener la ganancia enequilibrio del sistema, cuando funciona en MCC.

Vo

Vd=n2

n1

1

2(1D)

Puede observarse la semejanza de esta ganancia con la del Convertidor Elevador.

El clculo en MCD se lleva a cabo de manera similar.Esta modificacin es vlida para todas las estructuras bidireccionales que se hanestudiado.

Alta tensin de salida: Las topologas C. Reductor requieren inductanciasvoluminosas a altas tensiones.Mltiples salidas: No es necesario usar tantos inductores de salida.Eliminan la necesidad de alguna red snubber.Presentan menos problemas de desbalanceo de flujo.


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosResumen y conclusiones

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1 Introduccin






7 Autoevaluacin

8 Bibliografa


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosResumen y conclusiones

Resumen y conclusiones

En esta leccin se ha dado una visin de las principales topologas DCDC aisladasque excitan el ncleo bidireccionalmente.En un primer grupo se han revisado las topologas derivadas del convertidorReductor:

Convertidor en Push-pull.Convertidor en Half-bridge.Convertidor en Full-bridge.

Cada una de las topologas tienen caractersticas diferentes:Todas suelen ser utilizadas para aplicaciones de mayor potencia que Flyback yForward.De las tres la de mayor potencia es la Full-Bridge.

Una modificacin en el circuito de estos convertidores permite construirconvertidores alimentados por corriente.Estos convertidores presentan una estructura basada en el C. Elevador.


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosAutoevaluacin

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1 Introduccin






7 Autoevaluacin

8 Bibliografa


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosAutoevaluacin

A1 Conocer la topologa del C. Push-pull y su anlisis en MCC y MCD.

A2 Conocer la topologa del C. Medio Puente y su anlisis en MCC yMCD.

A3 Conocer la topologa del C. Puente Completo y su anlisis en MCC yMCD.

A4 Comprender los fundamentos de las topologas alimentados porcorriente.

A5 Conocer los fundamentos del diseo de transformadores para estoscircuitos.


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosBibliografa

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1 Introduccin






7 Autoevaluacin

8 Bibliografa



Lecturas bsicas

Ned Mohan, Tore M. Undeland, and William P. Robbins.Power Electronics. Third Edition., chapter 10, pages 315319.Willey, 2003.

Seccin de captulo dedicada a la conversin Pushpull, etc. de estetexto. En este caso la informacin es muy escueta e introductoria. Serecomienda su lectura como introduccin.

Jess Urea Urea, Miguel ngel Sotelo Vzquez, Fco. Javier RodrguezSnchez, Rafael Barea Navarro, Mariano Domnguez Herranz, Emilio J. BuenoPea, and Pedro A. Revenga de Toro.Electrnica de Potencia, chapter 6, pages 6.176.26.Servicio de Publicaciones UAH, 1999.

Parte de capitulo del texto fundamental de la asignatura dedicado arealizar una introduccin de los convertidores aislados con excitacinbidireccional. Sirve como texto introductorio, aunque es necesariocomplementarlo con apuntes de clase. Escrito en espaol



Lecturas de ampliacin

Andrs Barrado Bautista and Antonio Lzaro Blanco, editors.Problemas de Electrnica de Potencia, chapter 6, pages 579602.Pearson Education., 2007.

Excelente libro de problemas de Electrnica de Potencia en espaol.Esta parte de este captulo esta dedicado al convertidor Forward.Algunos ejercicios pueden superar el nivel de la asignatura, pero engeneral es muy recomendable.

Robert. W. Erickson and Dragan Maksimovi.Fundamentals of Power Electronics. Second Edition., chapter Partes de 2,3,4,5,6,pages 11179.Kluwer Academic Publishers Group, 2004.

El texto de R.W. Erickson da una visin un poco diferente de laconversin DCDC de la untilizada en la asignatura. Aun as presenta ungran inters y es referencia obligada si se desea complementar losconocimientos de la asignatura. Los captulos abarcan todas lastopologas DC/DC de manera combinada.



Lecturas avanzadas

Robert. W. Erickson and Dragan Maksimovi.Fundamentals of Power Electronics. Second Edition., chapter 7, pages 187258.Kluwer Academic Publishers Group, 2004.

Excelente captulo sobre modelado dinmico (fuera del punto deequilibrio) de convertidores DC/DC. Este contenido supera los objetivosde la asignatura (OPT 4).

Abraham I. Pressman, Keith Billings, and Taylor Morey.Switching Power Supply Design. Third Edition, chapter 2,3,5, pages 4574(Pushpull), 103115 (halfbridge, fullbridge), 183227 (Alimentados porcorriente).Mc. Graw Hill, 2009.

Este libro constituye una referencia de gran valor en el diseo defuentes de alimentacin. Se recomiendan las secciones dedicadas aconvertidores Push-pull, medio puente, puente completo, alimentadospor corriente. Enfoque muy orientado al diseador final. Sobrepasa enmuchas ocasiones los contenidos de la asignatura, pero es muyrecomendable como referencia avanzada.


Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosEnd

Tema 1: Convertidores DC/DC conmutadosLeccin 2c: Convertidores con excitacin bidireccional del ncleo magntico.

Convertidor en Push-Pull.

Departamento de Electrnica, Universidad de Alcal,

Master Universitario Sistemas Electrnicos Avanzados


IntroduccinEl convertidor Push-pull.Anlisis MCCSituacin limite entre conduccin MCC y MCDAnlisis MCDAspectos magnticosAnlisis del convertidor respecto a LmRecorridos en el lazo B-H

Otras topologas bipolares.Medio puentePuente completo

Diseo del convertidores con excitacin bidireccional de ncleoSeleccin de C. Rizado en la tensin de salida vo/VoDiseo de la inductancia.Diseo del transformadorDimensionamiento de los semiconductoresComparacin de topologas dcdc con aislamiento.

Topologas aisladas bidireccionales basadas en el C. ElevadorResumen y conclusionesAutoevaluacinBibliografa

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