¡Descarga Práctica 2: Estudio de la etapa de potencia de un convertidor reductor y más Apuntes en PDF de Electrónica de Potencia solo en Docsity!
ELECTRÒNICA DE POTÈNCIA
PRÀCTICA 2: ESTUDI DE L’ETAPA DE POTÈNCIA
D’UN CONVERTIDOR REDUCTOR
OBJECTIU:
Calcular, estudiar el funcionament i simular l’etapa de potència d’un convertidor reductor. S'usarà la placa muntada a la pràctica anterior i el simulador Orcad de Cadence. Mesurar corrents amb una sonda de corrent.
0. INTRODUCCIÓ
La simulació es farà amb l'Orcad de Cadence.
1. ETAPA DE POTÈNCIA DEL CONVERTIDOR
1.1 Dades per al càlcul N.T. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Frq 10k 10k 12k 12k 10k 10k 12k 12k 10k 10k 12k 12k 10k 10k 12k Vo 5V 5,5V 5,5V 6V 6V 6,5V 6,5V 7V 7V 7,5V 7,5V 8V 8V 8,5V 8,5V La inductància serà d' 1 mH i està disponible al laboratori. La tensió d'alimentació de la font serà sempre de 12V. 1.2 Etapa de potència L'etapa de potència de la placa serveix per fer diferents pràctiques i es configura amb els jumpers. A continuació es posa la distribució de jumpers per a les diferents opcions. En el jumpers de 3 pins els pins 1 i 2 estan marcats amb un rectangle (el pin2 és el central) i el pin 3 és el que queda. Control Convertidor J1 J5 J11 J13 J14 J15 J16 J17 Sortida INT 1 i 2 - - - - - - - EXT 2 i 3 - - - - - - - Reductor Int o Ext Sí Sí 2 i 3 2 i 3 Sí No Sí J9 J10(gnd) Elevador Int o Ext Sí Sí 1 i 2 1 i 2 No No No J9 J10(gnd) Pont H unipolar Int o Ext Sí No No 2 i 3 Sí 1 i 2 No J6 J Pont H bipolar Int o Ext Sí No No 2 i 3 Sí 2 i 3 No J6 J Atenció : S'ha de colocar un pull up a +5V de 100k al pin 12 del L6202 i un pull down a massa de 100k al pin 16 del mateix L6202. 1.3 Mode continu. Càlculs previs. Calcular la resistència de càrrega que fa treballar al convertidor en el cas límit amb les dades del punt 1.1. 1.4 Mode continu. Funció de transferència i formes d’ona.
a) Col·locar una resistència de càrrega menor que la calculada al punt 1.3 per tal de garantir que el convertidor estigui sempre en mode continu. (El corrent màxim per la càrrega no hauria de passar de 1 A. Datasheet L6202). Calcular Vo en funció de D. Anotar els valors a la taula 1. Prendre valors de la tensió de sortida Vo a diferents valors de D. Omplir la taula 1. b) Posar una resistència de càrrega la meitat de la calculada al punt 1.3. Ajustar la tensió de sortida a la corresponent segons la taula del laboratori. Calcular D, Io, DiL, Dvo i Po. Taula 2. Visualitzar, captar per imprimir i mesurar un cicle de les ones corresponents a Io , iL , Vo, vio, vL, Vd i DVo. Taula 2. A què creieu que són degudes les diferències entre els valors calculats i els mesurats? 1.5 Transitori inicial (opcional) Amb el valor de càrrega del punt 1.4b dibuixar els primers cicles de funcionament del circuit amb totes les condicions inicials a zero per veure el transitori inicial fins que la sortida es fa estable, visualitzant vo i iL. 1.6. Cas límit Posar la resistència de càrrega del cas límit i comprovar que s'està en aquest cas. Si cal, ajustar D fins que realment s'arribi al cas límit. Omplir la taula 3. Captar aquesta situació visualitzant 1 cicle de Vo, vio i el corrent iL. 1.7. Mode discontinu Posar una resistència de càrrega el doble de la calculada al punt 1.. Calcular D 1 , Vo, Io i ILP en aquesta situació amb el D fix al valor calculat al punt 1.4b. Taula 4. Visualitzar i captar 1 cicle mesurant D, D 1 , vio, Vo, Io, ILpic i DVo. Taula 4.
2. SIMULACIONS
2.1 Mode continu. Dibuixar a Cadence un convertidor step-down amb els valors calculats prèviament. Veure última pàgina. Omplir la taula1 seguint els apartats 1.4a i 1.4b però usant el simulador Cadence. Incloure el rendiment =Po/Pd. Visualitzar, dibuixar i mesurar 2 cicles de les ones corresponents a Io , iL , id, idiode, ic, Vo, vio, vL, Vd, Dvo, Po i Pd quan el circuit ja és estable. Taula 2. 2.2 Transitori inicial Amb el valor de càrrega del punt 1.4a dibuixar els primers cicles de funcionament del circuit amb totes les condicions inicials a zero per veure el transitori inicial fins que la sortida es fa estable, visualitzant vo, vio i iL. 2.3. Cas límit Posar la resistència de càrrega del cas límit i comprovar que s'està en aquest cas. Si cal, ajustar D fins que realment s'arribi al cas límit. Omplir la taula 3. Dibuixar aquesta situació visualitzant 2 cicles de Vo, vio i el corrent iL. 2.4. Mode discontinu Posar una resistència de càrrega el doble de la calculada al punt 1.3. Visualitzar i dibuixar 2 cicles mesurant D, D 1 , vio, Vo, Io, Ilpic, DVo, Po i Pd. Taula 4.
Proposta d'esquema per a la simulació. El diode MBR340 (Schottky) és a la llibreria DIODE. El Mosfet canal P IRF9540 és a la llibreria PWRMOS. V TD = 0 TF = 49.9u PW = 0.1u PER = 100u V1 = 0 TR = 50u V2 = 1 V 12 V . M IRF9540 (^1 ) L 1m IC = 0. C 47u IC = 7 R 23 0 R R4^ 50k 1m 12*stp(V(%IN)) 0 D MBR R 1k
