Curso de electrónica proyectos No. 3.0 – Fuente conmutada autooscilante con MOSFET
Curso de electrónica proyectos No. 3.0 – Fuente conmutada autooscilante con MOSFET Introducción Hola amigos sean bienvenidos a este nuevo artículo de profundización sobre el proyecto electrónica la Fuente conmutada autooscilante. Resumen Acá veremos los diferentes resultados de los experimentos y la parte teórica sobre este tercer proyecto de este curso de electrónica. este proyecto consiste en la Fuente conmutada autooscilante con mosfet. resumidamente veremos todo sobre este circuito y aparte porque no usa un circuito integrado adicionando además su regulación en voltaje y corriente. Contenido Curso de electrónica proyectos No. 3.0 – Fuente conmutada autooscilante con MOSFET Introducción Resumen Definición Características básicas Antecedentes Modelos actuales y sus problemas Mejoras presentadas Apariencia de la fuente conmutada autooscilante Plano general de la fuente conmutada autooscilante Fórmulas y ecuaciones matemáticas Cálculos del transformador toroidal Limitador de corriente del Mosfet Optoacoplador Datos adicionales sobre la fuente conmutada autooscilante. Separación de etapas de la fuente Limitaciones y dificultades en la fuente conmutada autooscilante Puesta a punto del experimento Objetivos Aspectos prácticos preliminares Lista de elementos Procedimientos Procedimiento No. 1 Procedimiento No. 2 Procedimiento No. 3 Procedimiento No. 4 Resultados y conclusiones Lo encontrado Lo que se concluye Muestra del vídeo experimental Aplicaciones Comparaciones y similitudes Ventajas y desventajas Ventajas de la fuente conmutada autooscilante Desventajas Conclusiones Definición la Fuente conmutada autooscilante es por lo general un convertidor de tipo flyback, ya que este posee la Facultad de ser autooscilatoria, por lo tanto, no usa un circuito integrado por lo general sino un transistor qué se alimenta de un devanado terciario del transformador de pulsos de este convertidor de esta manera cumple la función de ser realimentada positivamente. Características básicas Acá resumo las características más relevantes de esta fuente conmutada autooscilante. Posee límite de corriente natural a este circuito, quiere decir que este posee un limitador que es obligatorio usarlo en toda la fuente, de lo contrario no funcionaría. Realimentación y seteo de voltaje de salida por optoacoplador. Esta realizada con mosfet. Voltaje de entrada desde los 12V. Antecedentes Modelos actuales y sus problemas Falta de información referente a este diseño. Los pocos modelos que se ven en internet, sólo trabajan con fuentes de 110V o 220V. Mejoras presentadas Verdadera información de diseño acá en este artículo de la fuente conmutada autooscilante. Esta fuente trabaja desde los 12V, lo cual puede ser usada para convertir algunos voltajes y aislarlos de las tierras. Se puede usar como fuente auxiliar flotante. Apariencia de la fuente conmutada autooscilante A continuación, en la imagen esta fuente conmutada autooscilante está montada en un circuito impreso universal lo cual es más cercano a tener un trabajo bien estructurado, ya que si se usa una protoboard, debido a las separaciones y las malas conexiones posibles, tendríamos problemas de funcionamiento. Figura 1: Circuito impreso de la fuente conmutada autooscilante Figura 2: Fuente conmutada autooscilante con el mosfet en disipador de calor Esta es entonces la apariencia de nuestro proyecto en circuito impreso universal. Plano general de la fuente conmutada autooscilante Figura 3: Plano general con partes resaltadas de la fuente conmutada autooscilante Cómo se puede ver en la imagen, este es el plano completo de la Fuente conmutada autooscilante, cómo se puede ver en este diseño no existe circuito integrado que controle la fuente, simplemente la fuente conmutada trabaja en modo autooscilación gracias a una realimentación positiva. Acá distinguiremos las partes principales de este plano: La primera parte en rojo nos mostrará el transformador de pulsos, cuyo diseño real es un toroide de 27 espiras en el primario, con 27 espiras en el secundario y 25 espiras en el devanado terciario o de realimentación. El círculo enmarcado en azul claro es el capacitor de oscilación de la Fuente que estará conectado con el terciario o el devanado de realimentación. La resistencia R2 con la flecha verde, es la que polarizar a el circuito cuando éste se ha encendido y si hará que el mosfet se suichee. El mosfet estarán marcado en un recuadro amarillo; abajo de este estará enmarcado en un polígono violeta el circuito de limitación de corriente donde tomará la corriente circundante por el mosfet y lo desconectará cuando llegué a sobrepasar dicha corriente. El zener D2 protegerá a la entrada del mosfet de sobrevoltajes. El recuadro azul oscuro nos mostrará el circuito de obtención de voltaje Auto acoplado, que con ayuda del TL431 se te hará el voltaje requerido, es decir, que cuando el voltaje sobrepase el umbral, el optoacoplador haciendo que el mosfet se desconecte, lógicamente, la fuente disminuirá su voltaje hasta llegar al necesario. De resto todo en la Fuente es entendible en su funcionamiento. Fórmulas y ecuaciones matemáticas En esta parte de acá, vamos a ir por cada parte para realizar su diseño y sus cálculos básicos. Cálculos del transformador toroidal Figura 4: Transformador toroidal de la fuente conmutada autooscilante Estas son las ecuaciones básicas del diseño, partiendo de la primera, que es la más básica para el diseño y análisis de los transformadores. Saliendo de esta relación y poniendo un devanado primario que apenas es lo que necesitamos, la transformación de voltajes podemos deducir que el secundario es igual al número de espiras del primario, por el voltaje del secundario, todo esto sobre el voltaje del primario, pues acá es de esperarse que sea 27 espiras, ya que es el mismo voltaje del primario. Para el devanado de feedback o realimentación usamos la misma ecuación, solo que para este solo necesitaremos 11 voltios para la conmutación del mosfet. Obviamente, este cálculo, solo se realizará con una señal de PWM al 50% o una onda cuadrada simétrica. Limitador de corriente del Mosfet Este ya será el circuito para la limitación de corriente en el mosfet, y por lo tanto en todo el circuito Figura 5: Circuito de limitación de corriente del mosfet Este circuito se encarga de activarse el al momento de que la corriente supera cierto valor de corriente, a su vez desactivará el mosfet para reiniciar el ciclo. Las
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