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• Leonardo Luongo

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PRÁCTICA 2: GENERADOR DE PULSOS REGULADOS EN AMPLITUD Y

Ingeniería Técnica Industrial

CICLO DE TRABAJO (PWM) Firma:

APELLIDOS_____ ____________________________________

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

NOMBRE_______________________________________ Firma:

APELLIDOS_____ ____________________________________ NOMBRE_______________________________________

Firma del profesor: GRUPO_________________FECHA_______________

1. Generador de onda triangular Para generar una señal de semiperiodos iguales se empleará un generador de onda cuadrada y triangular construido a partir de amplificadores operacionales, tal y como se muestra en la Fig. 1.

15V

VsB

0V

Vss

-15V -15V V(V a)

Fig. 1

0V

15V

V(Vs)

Fig. 2

Está compuesto por una báscula de Schmitt (no inverora-simétrica) y por un integrador Miller. El funcionamiento de la báscula inversora es el siguiente: cuando la tensión de salida Va es positiva (+15V) y la tensión de entrada a la misma (Vs) disminuye, conmutará cuando V S = VSB y, por tanto, Va = -15V. Si por el contrario la tensión de salida (Va) es negativa (-15V) y la tensión aplicada a la entrada de la báscula (Vs) aumenta, cuando VS = VSS conmutará y su tensión de salida pasará a ser Va = +15V. En la Fig. 2 está representada su función de transferencia. Teniendo en cuenta que los puntos de conmutación se obtendrán cuando la tensión en bornes del amplificador operacional sean iguales (V1A+ = V1A-), y que no se deriva corriente por las mismas:

Vs  V1A V   VA  1A R3 R2   2 ·P2 donde  2 ·P2 es la porción útil del potenciómetro. Para VA = +15V, se obtiene VSB:

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CICLO DE TRABAJO (PWM)

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

VSB VCC R3 15·R3   VSB   ·VCC   R3 R2   2 ·P2 R2   2 ·P2 R2   2 ·P2 De la misma forma, para VA= -15V, se obtiene VSS:

VSS  VCC R3 15·R3   VSS  ·VCC  R3 R2   2 ·P2 R2   2 ·P2 R2   2 ·P2 En el integrador Miller, la tensión de salida depende linealmente del tiempo:

VS   VS   donde

1 C

t

i

C

(t )·dt  

t0

1 ( R1   1 ·P1 )·C

1 C

VA ·dt 1   1 ·P1

R

·V A ·(t  t 0 )  VS (t 0 )

 1 ·P1 es la porción útil del potenciómetro.

La pendiente de la rampa será negativa si V A = +15V y positiva si V A = -15V, tal y como se puede observar en la Fig. 3, en la que se representan las diferentes formas de onda. 2 0V

0V

T2

T1

-2 0V

V(V a)

1 0V

Vss

0V

VsB SEL >> -1 0V 0s

Ts V(V s)

0.1 ms

0 .2ms

0. 3ms

0.4m s

0 .5ms

0.6 ms

Tim e

Fig. 3 El valor de cada uno de los semiperiodos se obtiene de la forma:

VSS 

1 ·VCC ·T1  VSB ( R1  1 ·P1 )·C

VSB 

1 ·VCC ·T2  VSS ( R1  1 ·P1 )·C

T1  T2 

2·R3 ·(R1  1 ·P1 )·C R2   2 ·P2

0.7ms

0. 8ms

0.9m s

1 .0ms

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La frecuencia de la onda de salida será, por tanto:

fS 

R2   2 ·P2 1 1   TS T1  T2 4·R3 ·(R1  1 ·P1 )·C1

Se consigue, de este modo, que la frecuencia de la señal de salida (f S) pueda variar entre 4.5 kHz y 50 kHz, aproximadamente. Dicha frecuencia coincidirá con la de conmutación del inversor.

2. Circuito comparador (PWM) Es el representado en la Fig. 4 y tiene por misión generar una señal cuadrada de frecuencia constante y cuya duración de pulso sea proporcional a una tensión de control, es decir, modulada en anchura de pulsos (PWM).

Fig. 4 La señal triangular (Vs) se compara con una tensión de continua (Vcontrol). Mientras Vs > Vcontrol, la salida del comparador (VB) será -15V. Si por el contrario Vs < Vcontrol, será V B = +15V. De este modo se consigue una señal cuadrada de la misma frecuencia que la triangular, pero cuyo ancho de pulso (Ton) se regula a través de la tensión de continua Vcontrol. A la salida del operacional se añade una etapa de potencia conformada por un interruptor npn, que proporciona la intensidad de corriente necesaria, además de eliminar los pulsos negativos. Las formas de las ondas se representan en la Fig. 5.

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CICLO DE TRABAJO (PWM) 1 0V

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Vss

0V

SEL >> Vsb -1 0V V(V s) 1 5V

V(Vc ontro l)

0V

-1 5V

V(V B)

1 5V

0V 0s

V(P WM)

0.1 ms

0 .2ms

0. 3ms

0.4m s

0 .5ms

0.6 ms

0.7ms

0. 8ms

0.9m s

1 .0ms

Tim e

Fig. 5

3. Etapa de potencia y aislamiento Si bien el circuito ya funciona, se puede añadir una etapa que aísle galvánicamente el circuito generador de pulso de la siguiente etapa, que podría ser un interruptor de potencia. Para ello se añade un optoacoplador.

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