1) Para el convertidor de la siguiente figura. Calcule el ciclo de trabajo D.

Transcripción

1 PROBLEMAS DE PRACTICA II EXAMEN PARCIAL 1) Para el convertidor de la siguiente figura. Calcule el ciclo de trabajo D. 2) Considere un convertidor que opera como un cargador de baterías. El circuito de control se ha diseñado para proveer una corriente de carga constante a una frecuencia de conmutación de 35 Khz. Si I=20 Amperios determine el mínimo valor de L que producirá un rizado pico a pico menor que 1 A en i L. 3) Considere el convertidor de la siguiente figura, el cual opera a frecuencia de conmutación de 25 Khz y donde la resistencia de 0.3 ohmios es la resistencia interna de la fuente de 20 voltios. Si la corriente mínima en operación continua es de 20 ma y el valor de L es 2*Lmin a) Dibuje la forma de onda de la corriente en el inductor. Incluya los valores de corriente y tiempo en su gráfica b) Calcule el voltaje de rizado pico a pico de salida, si el ESR del capacitor es 0.

2 4) Diseñe un convertidor conmutado, para una corriente mínima en operación continua de 100 ma, que satisfaga las siguientes especificaciones: VDC= 12 v Vo = -24 V Io= 5 A Vro,pp= 0.2 v Debe incluir las hojas de datos de los semiconductores que utilice. Justifique claramente su diseño. 5) Considere el siguiente convertidor conmutado: Si V DC = 18 V, Vo=44 V, Io= 5 Amp, Vorpp= 0.5 V. Entonces: a) Calcule el valor DC de la corriente en el transistor y en el diodo. Incluya todo el procedimiento, formas de onda, etc. b) Si L=0.7 mh grafique i L (t). Incluya los valores de amplitudes y tiempos para un periodo completo de la onda. c) Considere el modelo de conmutación para el transistor:

3 Si para este modelo de conmutación se cumple que: P AC * 1.5VI( ton = T + t * OFF ) Y el transistor es un 2SK2350 cuyas hojas de datos se adjuntan. Determine si el transistor requiere disipador

4 6) Para este problema cualquier relación matemática, que no se dé y que se requiera debe deducirla. Considere el siguiente convertidor conmutado: Si V DC = 22 V, D=0.46, Io= 6 Amp. Entonces: a) Si L=0.11 mh cual es el valor mínimo de la corriente de salida con la que el convertidor mantiene una operación continua. Incluya todo el procedimiento de cálculo. b) Para el valor del inductor de la parte a) grafique i L (t), si I 0 =3.5 Amp. Incluya los valores de amplitudes y tiempos para un periodo completo de la onda. c) Si la barrera de potencial del diodo es de 0.5 voltios y R DS, ON =0.2 ohmios, además los tiempos de conmutación del diodo y el transistor son de t S =54 ns, calcule la eficiencia del convertidor.

5 d) Si el máximo voltaje de rizado de salida pico a pico es de 0.05 v, diseñe el capacitor de salida. 7) Para este problema todas las expresiones que requiere debe deducirlas incluyendo todo el procedimiento. Considere un convertidor DC/DC que satisface: V DC =12 v, Vo=24 v, Vorpp=0.1v, fs=100 KHz, T A = 30 ºC, I OMIN = 100 ma. Además se ha implementado con un transistor que cumple: t ON =0.01 us y t OFF = 0.02 us, R DS(ON)= 0.01 Ω, Tj,max= 150 ºC, Rja= 48 ºC/W, Rjc= 1.9 ºC/W, en tanto para el diodo VD = 1v. Entonces: a) Dibuje la topología del convertidor y grafique las formas de onda para la corriente del diodo, del transistor y del inductor, en dos periodos completos de conmutación, para una corriente de carga de 1.5 A, una inductancia de 0.5 mh y un capacitor de 470 uf. Incluya en la gráfica los valores de corrientes y tiempos. b) Encuentre la inductancia mínima que mantiene el convertidor operando en modo continuo. 8) Considere las formas de onda de un convertidor conmutado tipo step-up para una corriente de carga máxima, 0.8

6 Entonces si el convertidor cuenta con un capacitor de 47 uf en la salida: a) Encuentre el valor de la inductancia b) Determine el valor de la corriente promedio en el transistor 9) Considere en la siguiente fuente de poder que la barrera de potencial del diodo schottky es de 0.68 y el voltaje de saturación del LM2587 es de 1.4 voltios, con un tiempo de conmutación (switching time) de 0.4 us. Además se desprecia la Ig del LM7808 y la resistencia de carga es de 22 ohmios. a) Pruebe que el convertidor conmutado está operando en modo continuo Recuerde que el LM2587 tiene una frecuencia de conmutación de 100 Khz b) Grafique la corriente en el inductor para un ciclo del periodo de conmutación, incluya los valores de tiempo y amplitud en el gráfico. c) Calcule la eficiencia de esta fuente. Utilice el escenario del peor caso para las pérdidas AC

7 10) Una fuente conmutada con una potencia nominal de salida de 168 W tiene las siguientes formas de onda para las corrientes de entrada y de salida: i DC (t), Amp 17.5 i o (t), Amp t, us t, us Si el voltaje de salida es de 48 V y no se puede suponer eficiencia unitaria, entonces: a) Dibuje la topología del convertidor y encuentre el valor de la inductancia. b) Dimensione el transistor indicando si requiere disipador, despreciando las pérdidas en AC y considerando que R DS,O = 0.12 Ω, T A = 35 ºC, Tj,max= 120 ºC, Rjc=4.2 ºC/W, Rja=57 ºC/W, Rint=2.2 ºC/W, I DS,max =8 A, V DS,O = 100v 11) Un convertidor DC/DC no aislado tiene las siguientes especificaciones: V DC = 60V Vo=15 V Io,max= 2 A Io,min= 100 ma fs= 75 KHz L= 100 uh Co = 250 uf ESR =.01 Ω Calcule el ciclo de trabajo máximo que permite que el convertidor opere en modo discontinuo. Nota: No se conoce cual es porcentaje de T que representa D+D 2