DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN ELEVADOR DE TENSIÓN DC/DC, DISEÑO MAGNÉTICO DEL CONVERTIDOR

Abstract

La necesidad de contar con tensiones DC relativamente altas y en nivelas de potencia media para aplicaciones móviles a llevado al desarrollo de elevadores de tensión DC/DC. Estos elevadores de tensión cuentan con un transformador de enlace AC, el cual cuenta con un núcleo magnético, el cual debe ser elegido según los requerimientos de la aplicación. Dentro de materiales magnéticos para los dispositivos magnéticos se distinguen dos tipos, las ferritas suaves y los polvos de hierro. Los primeros son para usos en transformadores de enlace AC, el segundo tipo se usa para el diseo de inductancias magnéticas debido a su entrehierro distribuido. La eficiencia del transformador depende de la frecuencia de operación y del material magnético usado. Este elevador cuenta con un convertidor monofónico, un transformador, un puente rectificador y un filtro de salida LC, además del control de los pulsos. Uno de los principales problemas que surge en este tipo de elevadores es el desequilibrio de flujo en el transformador, el que causa saturación del núcleo y posibles quemaduras por sobre corriente de los semiconductores. Este problema es solucionado por distintas vías, una es la utilización de MOSFET para el puente H, ya que compensa el desequilibrio en la conmutación, otro es la inserción de un entrehierro en el núcleo magnético. La inserción del entrehierro no es una directa solución al problema de desequilibrio de flujo, sino que solo brinda un rango más amplio donde el núcleo no se saturara. Y la última solución es el uso de current mode control donde se usa un lazo de voltaje y un lazo interno de control de peaks de corriente para asegurar la no saturación del núcleo. Para evitar la saturación del núcleo se usa la combinación de estas estrategias. Por último se disea el filtro de salida para obtener un voltaje de salida con el menor rizado posible y se calcula la inductancia de salida para que el elevador opere en modo de conducción continua. Este elevador debe ser diseado para un voltaje mínimo de salida, ya que el filtro de salida no trabajara en modo de conducción continua para ciclos de trabajo reducidos