Esta nota de aplicación proporciona una descripción general de los convertidores CC/CC, analiza la entrega de potencia lineal, la entrega de potencia PWM, los diagramas de bloques básicos de los convertidores CC/CC y los extremos del ancho de pulso. También presenta los convertidores CC-CC de MSK y describe la respuesta a fallas del ciclo de trabajo bajo del dispositivo, las características y las curvas de respuesta.
fuente de alimentación lineal
La aplicación de convertidor CC-CC más común destaca por qué los convertidores CC-CC son la única opción razonable en comparación con los reguladores lineales. Esta función proporciona 5 V a circuitos lógicos o informáticos desde un bus de 28 V.
Suponga que la carga requiere 1A a 5V o 5W. El regulador lineal pasa 23V mientras pasa 1A, desperdiciando 23W. ¡Eficiencia del 18 % o menos con una potencia de entrada de 28 W! A menos que su aplicación requiera un calentador de 23 W, pagará el doble. Una vez para generar 23W y otra para desnudarlo. Las eficiencias típicas de estos convertidores CC-CC reducen este calor residual en un orden de magnitud o más.
Entrega de energía PWM
Estos diagramas muestran la operación PWM más básica. El bloque de control PWM convierte la entrada de CC en una señal de accionamiento de interruptor de ciclo de trabajo variable. Si se ordena alta potencia, el interruptor permanecerá encendido la mayor parte del tiempo. Cuando el interruptor está encendido, la pérdida es simplemente un factor de la resistencia del interruptor más la resistencia del inductor. Si se ordena menos salida, el ciclo de trabajo o el porcentaje de tiempo de funcionamiento disminuirá. Las pérdidas ahora incluyen el calor generado en el diodo flyback cuando el interruptor está apagado. En la mayoría de los voltajes de suministro prácticos, esta pérdida de diodo sigue siendo pequeña porque el diodo conduce parte del tiempo y la caída de voltaje es una pequeña fracción del voltaje de suministro.
El trabajo del inductor es tanto el almacenamiento como el filtrado de energía. Por lo tanto, la carga ignora en gran medida la frecuencia de conmutación, pero responde a los bucles del regulador cuyas frecuencias son significativamente más bajas que la frecuencia de conmutación.
Diagrama de bloques básico de un convertidor DC-DC
Los bloques básicos de un convertidor DC-DC consisten en filtros de entrada y salida, controlador PWM, referencia, amplificador de error, aislamiento de potencia con rectificación y aislamiento de retroalimentación de error. Un filtro de entrada reduce los efectos de los pulsos de corriente internos en el bus de alimentación. Dependiendo de su aplicación, es posible que se requiera un filtrado externo adicional. El filtro de salida mantiene la mayor parte de los pulsos de voltaje dentro del convertidor. En la mayoría de los casos, habrá condensadores de derivación de la fuente de alimentación cerca del circuito de alimentación, por lo que la necesidad de componentes de filtro externos dedicados justo al lado del convertidor es rara.
El amplificador de error integra la diferencia entre el voltaje de salida y el voltaje de referencia y le indica al controlador PWM que alargue el pulso cuando la salida es baja y acorta el pulso cuando la salida es alta. Aunque este ejemplo muestra el aislamiento óptico de la señal de retroalimentación, MSK también utiliza técnicas de aislamiento de transformador basadas en el tiempo. Aunque las técnicas ópticas requieren un menor número de componentes, se debe tener mucho cuidado al diseñar el rango dinámico para evitar la saturación y el agotamiento por la temperatura y la vida útil operativa.
Tenga en cuenta que el diagrama utiliza dos tipos de símbolos de “tierra”, pero separa cada tipo con una barrera de aislamiento. Está desordenado, pero sería más correcto dibujar este diagrama sin los símbolos de tierra. Cada mitad de este dispositivo es un circuito flotante de dos terminales, cualquiera de los cuales se puede “conectar a tierra” a un circuito externo local.Puede operar con voltaje de entrada negativo o voltaje de salida negativo