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LW1DSE > TECHNO 09.06.12 15:33l 205 Lines 10121 Bytes #999 (0) @ WW BID : 4391-LW1DSE Read: DK3UZ GUEST OE7FMI Subj: Fuentes de alimentaci¢n conmutadas 21/38 Path: DB0FHN<DB0MRW<DB0ERF<IZ3LSV<IW0QNL<VE2PKT<XE1FH<LW1DRJ<LW8DJW Sent: 120609/1351Z 857@LW8DJW.#1824.BA.ARG.SA [Lanus Oeste] FBB7.00e $:4391-LW1 From: LW1DSE@LW8DJW.#1824.BA.ARG.SA To : TECHNO@WW [¯¯¯ TST HOST 1.43c, UTC diff:5, Local time: Sat May 26 15:28:15 2012 ®®®] ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ» º FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS º º Por Osvaldo LW1DSE º ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ¼ En los dos cap¡tulos anteriores fueron expuestas las nociones b sicas que hacen a la conmutaci¢n de nuestro noble MOSFET hoy por hoy casi omnipre- sente en toda fuente conmutada moderna (desde mediados de la d‚cada del '90 al presente), ya sea como elemento discreto o integrado dentro de un circuito con todas las funciones principales embebidas en el mismo (por ejemplo se pue- den citar los integrados de la serie L497X de ST Microelectronics, y muchos otros). Dentro de ellos, el fabricante ha encontrado una soluci¢n casi ¢ptima en cuanto a la relaci¢n tama¤o-peso-potencia-costo, con la ventaja adicional que en ese caso no necesita confiarse tan estrictamente en un buen dise¤o de los trazos de circuito impreso vinculados al circuito de compuerta del MOSFET que como ya sabemos, aunque parezca algo trivial y de escasa importancia, un mal dise¤o de esa parte del circuito conlleva a la larga a un serio problema de confiabilidad del producto (la fuente) terminado. Vamos entonces a analizar algunas de las soluciones que m s a menudo son utilizadas por los ingenieros, en fuentes hechas con componentes discretos (no nos olvidemos que los integrados antes mencionados soportan tensiones del orden de unos 40 a 60 Volts DC, de manera que son inservibles a la hora de alimentar un equipo desde una red de canalizaci¢n de AC, como la de 110 o 220 Volts, y adem s generalmente trabajan en topolog¡a buck sin aislaci¢n). Dijimos que descartamos de plano un transformador de 50Hz como elemento que proporcione la debida aislaci¢n de la l¡nea. o +12V ³ ³ÄÄ´ MOSFET canal P Figura 1:Driver de MOSFET ÚÄ´>ÄÙ de altas prestaciones. ³ ³ÄÄ¿ ³ ³ IN ³ ³ ÄÄ oÄÄÄ´ ÃÄÄÄÄÄo OUT = IN ³ ³ ³ ³ ³ ³ÄÄÙ ÀÄ´<Ä¿ MOSFET canal N ³ÄÄ´ ³ o -12V En una primera aproximaci¢n a los circuitos exitadores de MOSFET, exa- minaremos primero aquellos en que no existe aislaci¢n galv nica entre el cir- cuito driver y el MOSFET propiamente dicho. Este ser¡a el caso de las fuentes conocidas como "offline", destinadas por lo general a pilotear un solo MOSFET en configuraci¢n Fly Back o Forward. Luego analizaremos las que deben comandar 2 o m s FET's, caso de las Half y Full Bridge, Push Pull, etc. La figura 1 ilustra un circuito de muy buenas prestaciones. Se trata de un inversor hecho con dos transistores MOS complementarios, uno de canal P y otro tipo N. Cuando la entrada tiene un valor positivo, el transistor infe- rior se satura, drenando corriente desde la salida hacia la l¡nea de -12V. Cuando la entrada alcanza un valor negativo, el transistor P conduce e impone los +12V a la salida; es decir la entrada y la salida est n negadas. Cuando el duty cycle se aproxima al 50%, se tiene la ventaja extra que se cancelan los impulsos positivos con los negativos, cancel ndose el valor medio de DC a la salida. El hecho de imponerle a la compuerta una tensi¢n negativa, tiene 2 ventajas: 1) Los per¡odos de subida y ca¡da de tensiones y corrientes ilustrada en el cap¡tulo anterior se ven acortados a la mitad que con una exitaci¢n simple, es decir, +12V y 0V; 2) Se asegura un buen y r pido corte del transistor en el momento de no con- ducci¢n, particularmente para exitar un sistema Half o Full Bridge, o mejor a£n, montajes trif sicos o polif sicos. Sin embargo, carece un defecto. Durante los per¡odos de transici¢n en que uno de los transistores sale de la conducci¢n para que entre el otro, ambos transistores est n en conducci¢n, es decir en la regi¢n lineal; en ese momento se drena un gran pico de corriente desde la l¡nea de +12V a la de -12V lo cual produce p‚rdidads por calor en ambos transistores. A esto se lo llama "Cross Conduction" (conducci¢n cruzada). Para alivianar un poco este efecto, se suelen agregar unos resistores de bajo valor o una perla de ferrite entre los drenajes de los FET's, RD1 y RD2 que en definitiva, se descuentan luego de la resistencia anti-oscilaciones de la compuerta (Rg), ver figura 2. Rp deriva a source cualquier fuga interna o externa desde el Drain hacia el Gate. o +12V ³ ³ÄÄ´ Tipo P Figura 2:Driver de MOSFET ÚÄ´>ÄÙ de altas prestaciones mejorado. ³ ³ÄÄ¿ Se sugieren los sigientes valores: ³ ³ o D ³ ± RD1 ³ RD1, RD2= 1 a 10 ê « Watt ³ ± ³ Rg = 10 ê « Watt IN ³ ³ Rg ³ÄÄÙ Rp = 100 Kê ¬ Watt, oÄÄÄ´ ÃÄÄÄÄÄ±±±ÄÄÂÄÄ´<Ä¿ MOSFET todos no inductivos. ³ ³ ³ ³ÄÄ´ principal. ³ ± ± ³ ³ ± RD2 ± ³ ³ ³ ÀÄÄÄÄÄ´ ³ ³ÄÄÙ Rp ³ ÀÄ´<Ä¿ Tipo N o S ³ÄÄ´ ³ o -12V Una versi¢n alternativa del mismo circuito, usa una sola fuente de 24V y acoplamiento capacitivo al gate de MOSFET: o +24V ³ ³ÄÄ´ Tipo P Figura 3:Driver de MOSFET ÚÄ´>ÄÙ confuente simple. ³ ³ÄÄ¿ ³ ³ o D ³ ± RD1 ³ ³ ± ³ IN ³ ³ +³³- Rg ³ÄÄÙ oÄÄÄ´ ÃÄÄ´ÃÄÄÄ±±±ÄÄÂÄÄÂÄÄ´<Ä¿ MOSFET ³ ³ ³³Cg ³ ³ ³ÄÄ´ principal. ³ ± ³ ± ³ ³ ± RD2 ³ ±Rp ³ ³ ³ ³ ÀÄÄÄÄÄ´ ³ ³ÄÄÙ ³ ³ ÀÄ´<Ä¿ Tipo N À[<Ã´>ÃÄÄ´ ³ÄÄ´ Z1 D1 ³ ³ ³ ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ´ o S La se¤al de entrada se aplica invertida a nuestro driver realizado con MOSFET's complementarios. El capacitor Cg aisla la CC de 24V, que de llegar a la compuerta puede provocar la perforaci¢n de la delgada capa de ¢xido de silicio. El zener Z1 de unos 12 a 15 V nominales, conduce durante los picos positivos cargando al capacitor Cg a una tensi¢n de 10 a 12 Volts y limitando a ese valor la tensi¢n que llega al gate. Cuando el driver deja de conducir, esa tensi¢n almacenada en el capacitor se hace presente en la compuerta del MOSFET. El diodo Schotky D1 impide la descarga del mismo a trav‚s de la jun- tura del zener, que de otro modo quedar¡a polarizada en directa, descarg n- dolo. Es decir, entonces, se tiene una excursi¢n de la exitaci¢n de 0 a 24V antes del capacitor, y de ñ12Volts, igual al ejemplo anterior. En todos los casos debe haber un gran capacitor entre los source's de los MOSFET driver, usualmente un 100 æF electrol¡tico mas un multicapa de 1 æF, mas un cer mico de .1æF todos en paralelo, y bien cerca de los source's. Dichos capacitores no se hallan dibujados en las figuras por claridad. Para Cg basta con un poli‚ster de .47 a 1æF 50V. Otra opci¢n para driver's discretos resulta de utilizar BJT's comple- mentarios en configuraci¢n colector com£n, o dos transistores NPN en configu- raci¢n Totem Pole. o +12V Figura 4: ³ B³ÄÄÙC Arriba: Driver de MOSFET ÚÄ´ BJT NPN con par complemetario. ³ ³Ä>¿ Se recomiendan transistores ³ ³E bipolares (BJT) de alta IN ³ ³ corriente y velocidad. oÄÄÄ´ ÃÄÄÄÄÄo OUT = IN Los 2SD1207 y 2SA1015 ³ ³ permiten en un formato ³ ³E TO92 2 amperes de pico. ³ ³Ä<Ù Los BC337 y 327, hasta ÀÄ´ BJT PNP 800 mA., y son mas lentos. B³ÄÄ¿ ³C Abajo: la configuraci¢n Totem o -12V o Source Pole, mas compleja y de menores prestaciones. o +12V ³ B³ÄÄÙC oÄÄÄÄ´ BJT NPN ³Ä>¿ IN ³E ³ ÃÄÄÄÄÄo OUT = IN ³ ÄÄ ³C IN ³ÄÄÙ oÄÄÄÄ´ BJT NPN B³Ä>¿ ³E o -12V La ventaja de estas configuraciones es la no necesidad de resistores para compensar la "cross conduction", pues cada transistor se apaga solo antes de empezara conducir el otro. ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ» º Redacci¢n y dibujos en ASCII por LW1DSE Osvaldo F. Zappacosta. º º Barrio Garay, Almirante Brown (1846), Buenos Aires, Argentina. º º Realizado con Editor de Texto de MSDOS 7.10's (edit.com) en mi AMD's 80486.º º 26 de mayo de 2012. º ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ¼ Fin del cap¡tulo #21. ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ» º Osvaldo F. Zappacosta. Barrio Garay (GF05tf) Alte. Brown, Bs As, Argentina.º º Mother UMC æPC:AMD486@120MHz, 16MbRAM HD IDE 1.6Gb MSDOS 7.10 TSTHOST1.43C º º Bater¡a 12V 160AH. 9 paneles solares 10W. º º oszappa@yahoo.com ; oszappa@gmail.com º ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ¼
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16.03.2025 13:42:54l

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