Concepcion y modelado de una fuente de bajo voltaje dc/dc en topologia de convertidor multifase de buck (layout, medidas y simulacion)
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Date
2004
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
Este trabajo está enfocado principalmente en el desarollo de un modelo de simulación simplificado para un Convertidor Multifase de Buck, basado en un circuito real. El circuito fue implementado en una tarjeta y cumple con los principales requerimientos de un convertidor dc/dc usado en aplicaciones para PC. Se usaron elementos pasivos para los filtros de entrada y salida, así como “drivers” y MOSFETS de potencia en la etapa de conversión, además de un controlador PWM (ADP3168) programable a través de condensadores y resistencias. El controlador regula la tensión de salida del circuito cambiando el ciclo de trabajo de los transistores. El modelo de simulación está formado por componentes ideales y programables (.abm) en Pspice®, tales como resistencias, amplificadores operacionales, etc. Se pueden diferenciar dos etapas principales: una etapa de potencia y una etapa de control. En la etapa de potencia se reemplazaron los componentes pasivos por sus equivalentes ideales y las resistencias parásitas mas importantes. Por ejemplo, los condensadores fueron reemplazados por un condensador más una resistencia serie. El modelo del controlador PWM que fue creado a partir de la hoja de datos, y la redo de compensación forman la etapa de control. Esta implementa un lazo de control de voltaje y un circuito de balance de corriente. Funciones de seguridad fueron omitidas. Se realizaron pruebas en DC y transitorios en el circuito real para ajustar el modelo de simulación. En DC o estado estable el logro más importante fue la implementación de la pendiente dinámica en la tension de salida, que es proporcional a la corriente total de salida. Se logró un comportamiento similar en el balanceo de corriente entre las fases y la tensión de salida ante cambios en la tensión de entrada. En las medidas v transitorias, se compararon las formas de onda y se obsevó un comportamiento similar aunque parámetros específicos como sobrepaso, tiempo de subida, etc. no pudieron ser totalmente ajustados. Este modelo es útil para estudiar el comportamiento del circuito en estado estable. Debido a la falta de fidelidad en respuesta transitoria, no es recomendable realizar análisis transitorios; para tal fin se requiere de un nivel de descripción más detallado dentro del modelo de simulación.