Search

Aquest llibre presenta una col·lecció de problemes resolts sobre circuits limitadors, circuits rectificadors, circuits reguladors amb zener, circuits de polarització de transistors, circuits d'amplificadors amb un transistor, circuits d'amplificadors amb més d'un transistor i circuits d'amplificadors diferencials. Aquests problemes poden resultar molt útils per tal d'ajudar a consolidar els coneixement teòrics adquirits i familiaritzar-se amb els principals punts específics de cada tema. S'ha procurat guiar l'estudiant seguint una línia ascendent quant al grau de dificultat dels problemes, que esdevenen així un suport al desenvolupament de les classes de teoria. S'ha intentat seguir una línia clara en la resolució de cada un dels problemes, partint de les dades de l'enunciat fins arribar a la solució demanada. Així, doncs, en primer lloc, en cada equació utilitzada s'ha de fer al·lusió a la llei o al teorema a què corresponen; en segon lloc, s'han explicat les aproximacions necessàries allà on es requeria i s'ha comprovat a posteriori la validesa d'aquestes aproximacions, i finalment s'ha prestat especial atenció a les unitats dels paràmetres calculats, atès que l'experiència demostra que moltes vegades és en aquest punt on l'estudiant es despista.

Actualment existeix una demanda de sistemes d’alimentació amb prestacions dinàmiques elevades. Una de les topologies utilitzades son els reductors Multi Fase. D’altre banda, control digital també es posa de manifest per controlar aquests sistemes d’alimentació. L’objectiu d’aquest projecte es implementar els algoritmes de control digital, fent servir el Controlador Digital de senyal de Microchip DsPic30F2020. Per la seva implementació es farà servir la placa d’avaluació dsPICDEM™ SMPS Sync Buck Board. El circuit de la planta de potència està format per dos reguladors de tensió Buck síncrons identics, els cuals conectarem en parallel. Amb el control digital volem aconseguir els següents objectius: regulació de la tensió de sortida, equalització de corrents i entrellaçat de les senyals de control (interleaving).

En el llarg de la nostra vida, hem pogut veure la constant evolució dels ordinadors, en els quals en comprem un d’última generació avui, i demà aquest ja està obsolet i desfasat amb l’aparició al mercat de màquines i sistemes molt més potents i més moderns. Això hha estat possible gràcies a l’evolució que han patit els microprocessadors. En quant a la seva alimentació, els microprocessadors necessiten cada vegada una tensió més petita, un corrent més elevat i una resposta transitòria més ràpida. Per tal de millorar aquest subministrament d’energia cap als microprocessadors hi ha la necessitat d’incorporar algun tipus de sistema que reguli, controli i proporcioni una resposta transitòria ràpida amb un elevat corrent. Aquests sistemes encarregats d’aquesta regulació de tensió per a microprocessadors són circuits de potència anomenats mòduls reguladors de tensió (VRM), els quals solen estar realtizats a partir d’un o varis convertidors Buck. Les avantatges de la utilització d’un regulador VRM d’un sol buck la trobem en la senzilleza d’aplicar un control que solament ha de controlar la regulació de la tensió i el corrent de sortida. L’avantatge d’utilitzar un regulador VRM multifase (N convertidors Buck connectats en paral·lel) és que el sistema és capaç de subministrar molt més corrent, es redueix el rissat de la tensió de sortida, millora la resposta transitòria d’aquesta i es millora l’eficiència en front a un sol regulador. Però hi ha l’inconvenient que el control és més complex. Els circuits de control que existeixen per a reguladors VRM amb un buck són els circuits de control de modulació d’amplada d’impulsos (PWM) o amb control d’histèresi. El primer d’ells és la solució habitual ampliament utilitzada en l’electrònica de potència, però és un control lent. Al contrari, el control d’histèresi és molt més ràpid que l’anterior i molt més senzill d’implementar. A més a més és capaç de proporcionar una bona regulació de la tensió de sortida, però amb una freqüència de commutació variable. Pel que fa als circuits de control que hi ha per a reguladors VRM multifase, solament existeixen circuits integrats de control PWM perquè és un control senzill i fàcilment integrable per aquest tipus de sistemes. Es a dir, no existeixen solucions conegudes pel control d’histèresi. Per tant, com a objectiu principal del projecte, es proposa un control d’histèresi de freqüència de commutació constant per a reguladors VRM multifase amb les característiques d’entrellaçat de corrents i regulació de la tensió de sortida.

La tecnologia avança de forma accelerada el la societat actual, en part gràcies a la gran demanda de noves tecnologies informàtiques. Els ordenadors personals formen un sector tecnològic en costant evolució, la qual cosa provoca una gran demanda de fonts d’alimentació, capaces de proveir de tensió continua als actuals microprocessadors. Per satisfer aquetes necessitats s’utilitzen fonts commutades, amb més rendiment i menys volum que les habituals fonts lineals. Les fonts commutades s’utilitzen des de fa més de 20 anys i són considerades el futur de l’alimentació de sistemes electrònics. Per aquest motiu és necessari seguir estudiant aquests sistemes en busca de més rendiment, ja que actualment encara queda molt per descobrir i cada dia es presenten nous sistemes que milloren els anteriors. El present treball es centra de forma pràctica en una modificació d’una font d’alimentació de configuració bàsica. Aquesta serà modificada de tal forma que augmenti el seu rendiment gràcies a l’introducció d’un nou filtre de sortida i conseqüentment d’un nou control per histèresi. La Finalitat és aconseguir un sistema nou que actualment pocs fabricants desenvolupen, que proporcioni una senyal de sortida més precisa, ràpida i invulnerable a les variacions d’intensitat de càrrega. El treball mostra la idea inicial en que esta basat, les noves modificacions introduïdes i les simulacions per software que ajudaran en el muntatge pràctic. Finalment serà en el laboratori on es comprovarà mitjançant diverses gràfiques reals si certament la font commutada aporta les millores desitjades. El resultat final del laboratori, ens mostra que el nou circuit funciona, i els objectius inicials s’han complert. Aquest treball obra una nova porta en la disciplina de l’electrònica de potència, que de ben segur pot ser més exprimida, si tenim en compte que en un futur les fonts commutades actuals no podran satisfer la demanda d’energia de les noves tecnologies que estan per arribar.

L’objectiu principal d’aquest projecte ha consistit en el disseny, implementació i estudi d’un control de tipus distribuït basat en l’anomenat mètode de caiguda per controlar equips modulars de potència en paral•lel. Cada mòdul consta d’una etapa de potència consistent en un convertidor reductor de tensió DC-DC de tipus buck implementat a partir del commutador integrat LM2575. Cada mòdul consta també d’una etapa de control basada en el control de tipus distribuït anomenat mètode de caiguda. El sistema ha estat implementat i s’ha verificat amb un estudi al laboratori el seu funcionament mitjançant diverses proves per obtenir les dades necessàries i comprovar la seva resposta.