Universidad de Oviedo
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 20

Lección 2 PowerPoint PPT Presentation


  • 71 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Universidad de Oviedo. Lección 2. Especificaciones de Fuentes de Alimentación. Sistemas Electrónicos de Alimentación 5º Curso. Ingeniería de Telecomunicación. Especificaciones de entrada. Funcionamiento. Especificaciones de salida. CONVERTIDOR ELECTRÓNICO. FUENTE DE ENERGÍA CC o CA.

Download Presentation

Lección 2

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Lecci n 2

Universidad de Oviedo

Lección 2

Especificaciones de Fuentes de Alimentación

Sistemas Electrónicos de Alimentación

5º Curso. Ingeniería de Telecomunicación


Lecci n 2

Especificaciones de entrada

Funcionamiento

Especificaciones de salida

CONVERTIDOR ELECTRÓNICO

FUENTE DE ENERGÍA

CC o CA

CARGA

CC o CA

Especificación técnica de un convertidor

  • Rendimiento

  • Protecciones de entrada

  • Protecciones de salida

  • Señales yAlarmas

  • Dimensiones

  • Normas

  • Temperaturas

  • Ventilación

  • Tiempo de mantenimiento

  • Tipo de fuente

  • Tensión máxima

  • Tensión nominal

  • Tensión mínima

  • Frecuencia

  • Contenido armónico de la corriente

  • Corriente de entrada al enchufar el equipo

  • Fluctuaciones rápidas en la tensión de entrada

  • Potencia máxima

  • Tensión de salida

  • Rizado de la tensión

  • Regulación estática

  • Regulación dinámica

Especificaciones de Convertidores


Lecci n 2

Especificaciones de entrada

La fuente de entrada puede ser de alterna o de continua

Fuentes de alterna

  • La más habitual es la red eléctrica

  • Generadores movidos por motores de combustión

  • Aerogeneradores

Especificaciones de Convertidores

En el caso de convertidores conectados a la red, se debe especificar:

Tensión nominal (valor eficaz):

- 230 V en Europa

- 240 V en el Reino Unido

- 110 V en EE.UU

- 100 V en Japón

- 230 V en Australia

En España se está migrando actualmente de 220 V a 230 V


Lecci n 2

Especificaciones de entrada

  • Márgenes de variación de la tensión de entrada:

  • En función de la hora del día y de la carga de la red, la tensión puede variar entre ciertos márgenes. Sin embargo, el convertidor debe poder funcionar con cualquiera de esas tensiones:

  • - En Europa: 190 – 265 V

  • - En EEUU: 90 – 130 V

  • Si el equipo es portátil y es susceptible de ser llevado en un viaje (ordenadores, máquinas de afeitar, cargadores de teléfonos, etc.) hoy en día es habitual especificar como rango de tensión de entrada el llamado Rango Universal: 90-265V. De esta forma, es posible conectar estos equipos en cualquier lugar del mundo

Especificaciones de Convertidores

Por motivo de ahorro de costes en gestión de stocks, muchos equipos industriales tienen también esta especificación


Lecci n 2

  • Desde el año 2001 las normas internacionales regulan el contenido armónico de la corriente de entrada de un equipo conectado a la red

ie

Equipo

Norma EN 61000-3-2

Equipo

ie

Red

Especificaciones de entrada

Frecuencia:

  • La frecuencia de la red cambia según el lugar del mundo:

  • - En Europa: 50 Hz

  • - En EEUU: 60 Hz

  • - En Japón: El norte a 50 Hz y el sur a 60 Hz

Se suele permitir una pequeña variación con respecto al valor nominal: ±3Hz

Contenido armónico de la corriente de entrada:

Especificaciones de Convertidores

Corriente de entrada al enchufar el equipo (Inrush Current):


Lecci n 2

La Electricidad en el Mundo

Especificaciones de Convertidores


Lecci n 2

Especificaciones de entrada

Posibles fluctuaciones rápidas en la tensión de entrada:

Hueco de tensión (“Outage”)

Fallo de semiciclo de red

Especificaciones de Convertidores

Desvanecimiento (“Sag” o “Dip”)

Elevación (“Swell”)


Lecci n 2

Especificaciones de entrada

Fuentes de continua

  • Hay muchas fuentes de alimentación que tienen como entrada una tensión continua. Ésta puede provenir de:

  • - Una batería

  • - Un panel solar

  • - La salida de otro convertidor

Especificaciones de Convertidores

Baterías

  • Las tensiones de las baterías dependen del valor de tensión que produce cada célula electroquímica:

  • - Ni-Cd : 1,2V

  • - Pb: 2V

  • - Ni-Mh: 1,2 V

Para obtener otro valor de tensión, se conectan células en serie


Lecci n 2

VBAT

13,6 V

10 V

Tiempo

Especificaciones de entrada

  • Durante el proceso de carga, la tensión de la batería sube por encima de su valor nominal. Podemos simplificar el modelo suponiendo que tiene una resistencia en serie. Por ejemplo, la batería de un coche (12 V) en carga sube hasta 13,6 V.

  • Cuando se descargan, las baterías mantienen su valor nominal durante casi todo el tiempo. Sin embargo, cuando está bastante descargada, la tensión empieza a decrecer. Si la tensión baja mucho, la batería se puede dañar.

  • La tensión mínima hasta la que se pueden descargar con seguridad es la tensión de descarga profunda. Por ejemplo, la batería de un coche (12 V) se puede descargar hasta 10 V.

Especificaciones de Convertidores


Lecci n 2

Consorcio 42 V PowerNet: MIT y fabricantes de automóviles

Especificaciones de entrada

  • Especificaciones típicas con baterías son:

  • - En coches: 12 V. Variación: 13,6 – 10 V

  • - Camiones: 24 V. Variación: 27,2 – 20 V

  • - Telecomunicaciones: 48 V. Variación: 54,4 – 36 V

  • Hasta hace poco se estaba llevando a cabo un proceso de migración en los automóviles para pasar de baterías de 12 V a baterías de mayor tensión. Los nuevos sistemas para automóviles se creía que iban a trabajar a 42 V.

Especificaciones de Convertidores

  • Sin embargo, los coches eléctricos se están diseñando con baterías de alta tensión (en torno a 300 V).

  • El Toyota Prius (híbrido) usa una batería de 264 V.


Lecci n 2

2 V, 3A

0,5 V

1 A

Ipanel

Se comportan como fuentes de corriente hasta que se sobrepasa un cierto valor. Hay una curva para cada valor de luminosidad y temperatura. En el punto de inflexión es donde se puede extraer la máxima potencia

MPP

L1, T1

1 A

L2, T2

Vpanel

1 V

10 V

MPP: Maximum Power Point

Especificaciones de entrada

Paneles Solares

  • Los paneles solares se construyen conectando en serie y en paralelo conjuntos de células fotovoltaicas fabricadas con silicio

Especificaciones de Convertidores

  • La curva V-I de un panel solar tiene la siguiente forma:


Lecci n 2

CC/CC2

CC/CC1

Entrada

Salida

Especificaciones de entrada

Otro convertidor como fuente de energía de entrada

  • En muchas ocasiones, a la salida de un convertidor se conecta otro en cascada

Especificaciones de Convertidores

  • Por tanto, las especificaciones de entrada del convertidor CC/CC2 se corresponden con las especificaciones de salida del convertidor CC/CC1. De esta forma, especificaciones de entrada típicas pueden ser:

  • - 48 V en sistemas de telecomunicaciones

  • - 12 V en sistemas con microprocesadores

  • - 400 V en sistemas con corrección previa del factor de potencia


Lecci n 2

Pin

Pout

Convertidor

Pin > Pout

Pérdidas

Especificaciones de funcionamiento

Rendimiento

  • El rendimiento es una de las principales especificaciones de funcionamiento es de los convertidores.

  • En un convertidor IDEAL, la potencia de entrada sería igual a la de salida y, por tanto, el rendimiento sería del 100%.

  • Sin embargo, un convertidor real disipa una cierta cantidad de energía en su funcionamiento (pérdidas):

Especificaciones de Convertidores

Las pérdidas se disipan en forma de CALOR

  • Los convertidores electrónicos pueden llegar a tener rendimientos muy elevados (hasta el 98%).

  • Los rendimientos típicos oscilan entre el 80% y el 94% aproximadamente.


Lecci n 2

Protecciones típicas

Especificaciones de funcionamiento

Protecciones

  • En el funcionamiento habitual del convertidor puede haber situaciones fortuitas que lleguen a causar daños irreversibles al propio convertidor. Para evitarlo se implementan protecciones, tanto a la entrada como a la salida.

  • Sobretensión de entrada

  • Baja tensión a la entrada

  • Sobretensión de salida

  • Sobrecorriente de salida

  • Cortocircuito a la salida

Especificaciones de Convertidores

  • En caso de que se produzca alguna de estas situaciones, los circuitos de control pueden intentar solventar el problema o simplemente apagar el convertidor

Señales y alarmas

  • Además, se pueden activar sistemas de alarma para avisar de un problema

  • También es habitual tener LEDs de “Marcha”, “Standby”, etc.


Lecci n 2

  • Lo más habitual es que tengan forma de paralelepípedo, aunque según la aplicación pueden adaptarse a formas variadas

H

A

L

Especificaciones de funcionamiento

Dimensiones

  • Una especificación fundamental es el tamaño del convertidor: Largo x Ancho x Altura

Especificaciones de Convertidores

  • En aplicaciones industriales, los tamaños están normalizados para que se puedan adaptar a los racks

Normas

  • De seguridad

  • De Compatibilidad Electromagnética

  • De construcción


Lecci n 2

Especificaciones de funcionamiento

Temperaturas

  • Como en cualquier circuito, es necesario especificar el rango de temperaturas en el que puede trabajar correctamente el convertidor.

  • Lo normal es que el rango sea entre 0ºC y 45ºC, aunque depende de la aplicación. En automoción p.ej, el rango es más exigente.

Ventilación

Especificaciones de Convertidores

  • El convertidor puede estar diseñado para funcionar con convección natural o con ventilación forzada. Este dato es fundamental para dimensionar adecuadamente los radiadores.


Lecci n 2

Tensión de entrada

10 ms

Tensión de salida

El equipo al que alimenta no nota que la fuente de alimentación ha dejado de recibir energía durante 10 ms

Especificaciones de funcionamiento

Tiempo de mantenimiento (Hold-up time)

  • Si la tensión de red desaparece durante un corto periodo de tiempo, los equipos deben poder seguir funcionando. Este tiempo se especifica como tiempo de mantenimiento.

  • Los valores típicos a potencia máxima son 10ms o 20 ms.

Especificaciones de Convertidores


Lecci n 2

Especificaciones de salida

Potencia

  • La potencia máxima de salida condiciona fuertemente el diseño de los convertidores

Tensión de salida

  • Es uno de los datos fundamentales de la especificación. Puede tener una gran importancia en la selección de la topología.

  • En general, el valor de la tensión de salida depende de la carga que se pretende alimentar:

Especificaciones de Convertidores

  • Telecomunicaciones: 48 V, 24 V y 12 V.

  • Microprocesadores: 3,3 V, 1,5 V, 1,2 V y disminuyendo en las nuevas generaciones.

  • Equipos para automóviles (Radio, CD, etc): 12 V.

  • Equipos de audio: ±70 V.

  • Circuitos digitales en general: 5 V, 12 V.


Lecci n 2

V0

V0

Especificaciones de salida

Rizado de la tensión de salida

  • La tensión de salida siempre tiene una componente de alterna indeseada superpuesta a la componente de continua (tensión nominal de salida).

  • A esta componente de alterna se le llama RIZADO. Su suele especificar la amplitud del rizado en forma de % con respecto al valor nominal.

Especificaciones de Convertidores

Especificaciones típicas son: 1%, 2%, 5%

Regulación estática

  • En función del punto de trabajo (tensión de entrada y potencia de salida), el valor de la tensión de salida (la componente de continua) suele variar ligeramente. Esta variación se acota en las especificaciones del convertidor en forma de % con respecto al valor medio frente a variaciones de la tensión de entrada y de la potencia (o corriente) de salida.

  • Los valores típicos son: 1%, 3%, 5%.


Lecci n 2

V0 [V]

13

Valor nominal: 12V

12

40 ms

90 ms

11

10

Tiempo (ms)

20

40

60

80

100

120

140

160

Especificaciones de salida

Regulación dinámica

  • Cuando hay un cambio repentino de la tensión de entrada o en la carga, el convertidor y el circuito de control que regula la tensión de salida tardan un cierto tiempo en responder. La especificación de regulación dinámica acota tanto la oscilación que se produce como el tiempo de estabilización de la tensión de salida

Especificaciones de Convertidores

  • Las oscilaciones pueden llegar a ser de hasta el 10% y el tiempo de respuesta puede variar entre algunos s hasta decenas de ms. Todo ello depende fuertemente de la aplicación.


  • Login