Recinto Universitario Simn Bolvar Facultad de Electrotecnia y Computacin Departamento de Electrnica Electrnica INDUSTRIAL STEP-UP CONVERTER ELABORADO POR: Eduardo Javier Flores ....................................................................... 2007-21440 Frederick Osmar Ramrez Centeno ................................................... 2007-21655 PROFESOR:Ing. Jos Manuel Arcia. GRUPO: 5N2 Eo Managua, 03 de mayo de 2011. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Electrnica IndustrialPage 2 I)Objetivos -Verificar el funcionamiento del SG3524 como circuito de control para un convertidor elevador. -Disear la etapa de potencia de un convertidor elevador. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Electrnica IndustrialPage 3 II)Medios a utilizar -Osciloscopio -Fuente DC -Multmetro -Breadboard III) Componentes -ICSG3524 -Transistor BJT-NPN 2N3904 -Transistor BJT-PNP 2N3906 -Transistor MOSFET-N IRF640 -Diodo schottky MUR860 UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Electrnica IndustrialPage 4 IV)Introduccin Enlasiguienteprcticadelaboratoriosedisearunconvertidorelevador de potencia que obtendr una tensin de salida de 24 voltios a partir de una tensin de entrada de 12 voltios. La potencia de salida ser de 60 watts y su frecuencia de trabajo de 40 kHz. Paraquelatensindesalidasemantengaestable,seimplementarun circuitodecontrolconelSG3524.Pormediodedichodispositivose generarunamodulacinporanchodepulso(PWM),paracontrolardicha tensin de salida. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Electrnica IndustrialPage 5 V)Diseo 1.Primeramente se disear la etapa de control del convertidor elevador. 2.Con ayuda de la hoja de datos del SG3524 encontramos la resistencia y la capacitancia necesarias para obtener una frecuencia de oscilacin de 40KHz O = = = = =KnF KHz C fRnFC RfT oscTT Tosc77 . 14) 2 . 2 )( 40 (3 . 1 3 . 12 . 2 C si ;3 . 1T Paraencontrarelvalorexactode TR enlaprctica,colocamosuna resistenciadeO K 10 enserieconunpotencimetrodeO K 5 .As generamos la frecuencia de oscilacin deseada. 3.Calculamoslaresistenciaderealimentacin(1 FR )pormediodelacual se estar comparando la tensin de salida del convertidor elevador con el voltaje de referencia del circuito de control para mantener estable los 24 voltios. O =|.|

\| O = O = |.|

\| =KvvK RK R RFF38 . 28 15 . 2243 . 33 . 3 R si 1VrefV1101 1 El valor prctico que se utiliz para 1 FR fue una resistencia deO K 27en serie con una resistencia deO 180 . 4.El voltaje de referencia se obtiene a partir de un divisor de voltaje con las resistencias 2R . UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Electrnica IndustrialPage 6 5.El potencimetro 3Rtiene la funcin de ajustar el ciclo de trabajo con el objetivo de obtener el que se desea.O = K R 53 6.Calculamoslaresistenciaderealimentacin(2 FR )lacualsepuede conectar del pin 9 al pin 1, para obtener una ganancia (A) determinada. Enestediseonoseconectodicharesistenciaparaobteneruna ganancia infinita. O = O O = O = = =K K K RKRRAFF48 . 27 3 . 3 ) 33 . 8 (3 . 3 R como ; 33 . 82112 El valor prctico que se utiliz para 2 FR fue una resistencia deO K 27 . 7.La salida del SG3524 es por los emisores, la frecuencia en cada emisor esdeKHz 20 ,porlotantoseunirnparaobtenerunafrecuenciade trabajo deKHz 40 . Loscolectoresseconectarnalafuentedealimentacin(12voltios)a travs de una resistencia deO 100 . 8.Se coloca un capacitor cermico de Vcc a tierra y uno del pin 9 a tierra, ambos para eliminar el ruido. pF C pF C 36 . 1 y033 . 02 1= =El capacitor 2Cse forma con dos capacitores depF 68 . 0conectados en paralelo. 9.EnlasalidadelSG3524seconectaunaconfiguracinTotempoleque permitequeeltransistordeconmutacinenlaetapadepotenciase encienda y se apague rpido. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Electrnica IndustrialPage 7 La resistencia de base 7Rtiene un valor deO K 1 10. Ahora procedemos a disear la etapa de potencia. 11. Clculo del ciclo de trabajo % 50 5 . 024121 1 = =|.|

\| =||.|

\| =vvVVoinoCuando la tensin de salida sea igual a 24 voltios, el ciclo de trabajo tendr que estar en 50% 12. Clculo de la bobina ( ) ( )( )HKHzLwvPVRfRLTRABuo o15) 40 ( 26 . 9 5 . 0 1 5 . 06 . 960) 24 (;212min20202min== = = == Labobinatienequesermayoralvalorencontradoparaaseguraruna corriente permanente. El valor que se utiliz en la prctica fue deH u 30 . UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Electrnica IndustrialPage 8 13. Clculo del capacitor FKHzVVRfCVVRCf VVoscoscuoo20 . 130) 01 . 0 )( 40 ( 6 . 95 . 0% 1 si;000000= =A= (A=A El valor de capacitancia que se utilizen la prctica fue deH u 22 , este fue uno electroltico. 14. El diodo que se utiliza es un diodo schottky, ya que el circuito trabaja a una alta frecuencia (40KHz). 8601MUR D =El transistor de conmutacin es un MOSFET de canal N. 6403IRF Q =UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Electrnica IndustrialPage 9 VI) Construccin de la bobina Para la construccin de la bobina se utiliz un ncleo toroidal de ferrita. Se utiliz la siguiente frmula: cia induc ndice de : Factor o Aada cia calcul L: Inducde del toroi de espiras n: Nmero dondeALnLLtantan100 = El factor de inductancia es el que posee un toroide y representa: espira. pornH o espiras ciencada H o espiras mil cada u mHEn el caso del toroide utilizado, dicho factor es deH u 150 espiras 45 72 . 4415030100 ~ = =HHnuu UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Electrnica IndustrialPage 10 VII)Circuito a alambrar UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Electrnica IndustrialPage 11 VIII) Grficas del circuito alambrado 1.Medicin de la rampa Para la medicin de la rampa, colocamos el osciloscopio en el pin 7 y observamosquesegenerabalaformadeondaesperadayconuna frecuencia de 40KHz. 2.Forma de onda en los emisores de salida del SG3524

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Electrnica IndustrialPage 12 3.Forma de onda en el drenador del transistor MOSFET canal N 4.Forma de onda en la salida del circuito elevador UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA Electrnica IndustrialPage 13 IX) Conclusin Elconvertidorelevadorfunciondeformacorrecta.Secomprobque con carga conectada y sin carga conectada se conservaron los 24 voltios en la salida. Esto se debe a que el circuito de control aumenta el ciclo de trabajocuandolatensindesalidadisminuyeydisminuyeelciclode trabajo cuando la tensin de salida aumenta. Todas las formas de onda esperadas se observaron en el osciloscopio.