SASE 2011 Ing. Carlos Flavio Narvaja 1
SASE 2011SIMPOSIO ARGENTINO DE SISTEMAS EMBEBIDOS
Ing. Carlos Flavio NarvajaHT S.A.
Universidad Tecnológica Nacional FRBAMarzo 2011
Tecnología PWM para la alimentación de sistemas autónomos y generales
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Temario
• Introducción• Configuraciones básicas • Circuitos auxiliares• Autonomía• Ejemplos prácticos• Conclusiones
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Introducción
• La aplicación de Sistemas embebidos promueve aumento de la competividad , como así también en el valor agregado de los productos.
• Estas aplicaciones pueden aparecer en sectores como la Automatización Industrial, transporte, bienes de consumo, Salud, infraestructura y servicios públicos, etc.
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Introducción
• Se pueden utilizar distintos tipos de tecnologías, técnicas, proceso, etc.
• Pero sin duda todos estos sistemas requieren de algún tipo de energía para su funcionamiento
• Y si el sistema de alimentación falla o no es adecuado el proyecto irremediablemente FRACASA.
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Introducción
• No hay que perder de vista las tendencias en cuanto al consumo de los sistemas embebidos portátiles en los que aumentan sus potencias y los consumos se mantienen o aumentando su autonomía.
• ¿Por qué el Uso de PWM en los sistemas de alimentación?
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Introducción
• Uso de reguladores seriesVRSVoE +=
IoVRSRIoPE **2 +=
↓⇒↑⇒= ηη __ IoSiPEPo
Ejemplo
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Introducción
• Uso de reguladores series
VVRSohmRAIoVVoVE
7515
12
====
=
WAVohmAPE 121*75*1 2 =+=
%41125
==WW
η
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Principio de funcionamiento de una Fuente conmutada
∫ ===Ton
EET
TondtvoT
Vo0
**.1δ
∫ ∫−
=−
=−
==Ton Ton
RoVswE
RoVswE
TTondt
RoVswE
Tdt
Rovo
TPo
0
22
0
22 )(*)(*.)(1.1δ
∫ ∫−
=−
==Ton Ton
E RoEVswEdt
RoEVswE
TdtioE
TP
0 0
*)(*.*)(1.*1δ
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Principio de funcionamiento de una Fuente conmutada
VVswohmRo
AIoVVoVE
15
15
12
==
==
=
41,0125* ===⇒=
VV
EVoEVo δδ
Wohm
VVRo
EVswEPo 92,95
)112(*41,0*)(*2
=−
=−
= δ
Wohm
VVVRo
EVswEPE 82,105
12*)112(*41,0*)(* =−
=−
=δ
91.082.1092.9
===WW
PPo
E
η
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Principio de funcionamiento de una Fuente conmutada
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Principio de funcionamiento de una Fuente conmutada
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Convertidor reductor (Buck). Vin > Vo
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Convertidor elevador (Boost). Vo > Vi
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Convertidor reductor-elevador (Buck-Boost). Ei ≤ ó ≥ -Eo
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Comparativa
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Fly-Back
δδ−
=1
*2/1 NN
EVo
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Forward
δ*2/1 NN
EVo =
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Push Pull
δ*2/1
*2NN
EVo =
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Medio puente
δ*2/1 NN
EVo =
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Puente completo
δ*2/1
*2NN
EVo =
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Relación Tamaño/frecuencia
)10 x 4,4 x B x S x (fV
8=N
t
δT
TΔQ{T/2iC
t
Vc
VoVoVcfsw
iLC***8 ∆
∆=
Transformador
Capacitores de salida
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Disipación de potencia en conmutación
SWoffSWonSW PPP += ⇒
( )6
fttIVP frCsatCC
SW
+=
( ) ( )2
fttIVVP frCEsatDCC
SW
++=
Cargas resistivas
Cargas inductivas
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Rectificador Sincrónico
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PWM
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Diagrama en bloques de una fuente conmutada.
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Esquema General de una Fuente de Alimentación
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Circuitos auxiliares• Rectificadores de entrada• Circuito limitador de corriente de inrush• Snubber• Soft Start• Circuito de realimentación aislado• Filtros de entrada• Autoalimentación• Rectificadores sincrónicos• Circuitos de control• PFC
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Rectificador de entrada
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Circuito Snubber
VftfILC
*2*
=
LQ
ON
IIVsR
CT
−≥ ˆ
*2,1*5
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Circuito práctico Salida Fly back
Snubber
Auto alimentación
Circuito corriente
Soft Start
NTC limite de Inrush
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Circuitos limitadores de corriente de Inrush
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Corrector de Factor de Potencia
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Baterías
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BateríasCurcas de carga
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BateríasCurcas de carga
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BateríasEfectos de la temperatura
Importante!!! Para almacenajemeses
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BateríasAutonomia
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Baterías
Perdida progresiva de la capacidad
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SuperCaps
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SuperCaps
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SuperCaps
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Cargadores de Baterías
• Funcionamiento continuo• Control de corriente de carga • Protección sobre tensión• Protección Batería inversa• Opción reduncancia• Protección LVBD(Low Voltage Battery Disconnect)
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Calculo de corriente de cargador
Cargadores Sin control de corriente de baterías asegurarse que la variación de consumo del equipamiento no lleve a sobrecargas de baterías
I cargador necesario = I consumo x 10% AH
I cargador necesario = I consumo +I baterías
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Cargadores de BateríasRedundantes
Se hace cargo de toda la carga
Control de corriente
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Cargadores con SE
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Control de sistemas cargadores de 12 KW
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Control a distancia de sistemas de cargadores
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Muchas Gracias
• Ing. Carlos Flavio Narvaja• HT S.A.Ingeniería y Producción.• Certificada ISO 9001:2000• Pedro Morán 515 – Lomas del Mirador • (B1752CTA)• Buenos Aires – Argentina.• Tel: 54-11-4653-3655/4657-6869-0398-1023• Fax: 54-11-4657-6007• [email protected]
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