LIBRO DE CONOCIMIENTO DE CC/CC

Consejos prácticos para el usuario

El libro del conocimiento de CC/CC de RECOM es una instrucción detallada de las distintas topologías de convertidores de CC/CC, bucles de retroalimentación (analógico y digital), prueba y medición, protección, filtrado, seguridad, fiabilidad, controladores de corriente constante y aplicaciones de CC/CC. El nivel es necesariamente técnico, pero legible para ingenieros, diseñadores y estudiantes.

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Años en la producción

Cuando presentamos nuestro primer convertidor CC/CC hace más de 25 años, había poco material publicado disponible y casi ninguna norma internacional que seguir. Había una necesidad urgente de comunicar información práctica de la aplicación a nuestros clientes, lo que nos urgió a añadir algunas Notas de la aplicación como un anexo a nuestro primer catálogo de productos publicado. El contenido de estas pautas creció con los años a medida que ganamos más y más experiencia. Aunque todavía son de naturaleza rudimentaria, son bien recibidas por nuestros clientes y se han convertido en un paquete de Notas de la aplicación de 70 páginas disponible para descargar desde nuestro sitio web.

El avance de la tecnología del semiconductor y el cambio a productos electrónicos digitales altamente integrados ha reducido, con los años, la base de conocimiento de técnicas analógicas en muchos laboratorios de diseño, universidades y colegios técnicos. También observamos una falta de conocimiento práctico en el diseño analógico de circuitos, particularmente con respecto a técnicas, pruebas y medidas aplicadas y la comprensión de filtrado y supresión del sonido. Además, como expertos en este ámbito, vimos la necesidad de un manual técnico mucho más completo que pueda usarse como referencia por estudiantes y diseñadores de hardware por igual.

Sobre el autor

Steve Roberts, Director técnico de RECOM, tiene muchos años de experiencia respondiendo a preguntas de los clientes, ayudando en diseños, participando en seminarios, escribiendo artículos y también haciendo vídeos de YouTube.

La función de cualquier módulo convertidor CA/CC o CC/CC es cumplir
con uno o más de los siguientes requisitos:
  • Hacer coincidir la carga secundaria con la fuente de alimentación primaria.
  • Brindar aislamiento entre los circuitos primario y secundario.
  • Brindar protección contra los efectos de fallas, cortocircuito o sobrecalentamiento.
  • Simplificar el cumplimiento con las normas de seguridad, rendimiento o EMC.

Libro del conocimiento CC/CC: Capítulo 1

Introducción a la regulación de alimentación

Introducción a la regulación de alimentación

Fig. 1.1: Diagrama de bloque y patillaje del regulador de 3 clavijas

Los convertidores CA/CC y CC/CC están diseñados para proporcionar conversión de alimentación eficiente para brindar una fuente de alimentación CC bien regulada, segura y controlada para una variedad de instrumentos electrónicos, dispositivos y sistemas. No hace mucho tiempo atrás, un transformador, rectificador y regulador lineal constituían la principal tecnología en conversión de alimentación, pero así como el LED está reemplazando lentamente al foco, el convertidor CC/CC gradualmente reemplaza al regulador lineal y el controlador de conmutación de lado primario está reemplazando al simple transformador de alimentación de 50 Hz.

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Resumen de contenidos
  • 1.1 Reguladores lineales
  • 1.2 Regulador de conmutación

Libro del conocimiento CC/CC: Capítulo 2

Circuitos de retroalimentación

Circuitos de retroalimentación

Fig. 2.9: Forma de onda de inestabilidad subarmónica

Algunos de los criterios de diseño más importantes en el diseño de la conversión de alimentación CC/CC son los cálculos y metodologías involucradas en la compensación del circuito de retroalimentación. Si los parámetros del circuito de retroalimentación no se calculan adecuadamente, el convertidor puede mostrar inestabilidad o fallas en la regulación. La función del circuito de retroalimentación en un convertidor CC/CC es mantener la salida en un valor fijo que depende solo de un valor de referencia, es decir, es independiente de las variaciones de carga, del voltaje de entrada o ambientales.

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Resumen de contenidos
  • 2.1 Introducción
  • 2.2 Diseño de circuito abierto
  • 2.3 Diseño de circuito cerrado
  • 2.4 Compensación del circuito de retroalimentación
  • 2.5 Compensación de pendiente
  • 2.6 Análisis de estabilidad del circuito en sistemas de retroalimentación analógicos y digitales

Libro del conocimiento CC/CC: Capítulo 3

Comprensión de los parámetros de la hoja de datos

Comprensión de los parámetros de la hoja de datos

Fig. 3.1: Configuración de la medición

Cualquier fabricante responsable proporciona una hoja técnica de datos con sus productos describiendo completamente los parámetros de funcionamiento básicos, dimensiones totales y las conexiones de clavija. Pero comparar un convertidor CC/CC con otro solo basándose en la información de la hoja de datos a menudo requiere interpretación en lugar de solo una simple comparación de números.

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Resumen de contenidos
  • 3.1 Métodos de medición: características de CC
  • 3.2 Métodos de medición: características de CA
  • 3.3 Comprensión de los parámetros térmicos

Libro del conocimiento CC/CC: Capítulo 4

Protección de convertidor CC/CC

Protección de convertidor CC/CC

Fig. 4.2: Serie de diodo con protección de polaridad inversa

Como se mencionó en la Introducción, una de las funciones de un convertidor CC/CC es proteger la aplicación. En el nivel más simple, esta protección consiste en hacer coincidir la carga con la fuente de alimentación primaria y estabilizar el voltaje de salida contra subvoltajes y sobrevoltajes de entrada, pero un convertidor CC/CC también es un elemento importante al asegurar la protección contra fallas de un sistema. Por ejemplo, el límite de sobrecarga de salida y la protección contra cortocircuitos no solo detiene el convertidor.

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Resumen de contenidos
  • 4.1 Introducción
  • 4.2 Protección de polaridad inversa
  • 4.3 Fusible de entrada
  • 4.4 Protección contra sobrevoltaje de salida
  • 4.5 Protección contra sobrevoltaje de entrada
  • 4.6 Caídas e interrupciones del voltaje
  • 4.7 Límite de corriente de irrupción
  • 4.8 Límite de carga
  • 4.9 Bloqueo de subvoltaje

Libro del conocimiento CC/CC: Capítulo 5

Filtrado de entrada y salida

Filtrado de entrada y salida

Fig. 5.1: Esquema de interferencias generadas por convertidores CC/CC

Todos los convertidores CC/CC tienen un voltaje de ondulación de salida debido a la carga y descarga del capacitor de salida con cada impulso de potencia desde el oscilador interno. Esta ondulación de salida tiene una frecuencia de la misma o doble frecuencia de oscilación principal, según la topología, y comúnmente se encuentra en la región 100-200 kHz. Superpuestos a este voltaje de ondulación están los picos de voltaje de conmutación con una frecuencia mucho más alta, por lo general en el rango de MHz.

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Resumen de contenidos
  • 5.1 Introducción
  • 5.2 Corriente de ondulación trasera
  • 5.3 Filtrado de salida
  • 5.4 Filtrado completo

Libro del conocimiento CC/CC: Capítulo 6

Seguridad

Seguridad

Fig. 6.4: Distancia eléctrica y separación

Los principales objetivos de las diferentes normas y regulaciones de seguridad son evitar las lesiones, pérdidas de vida o daños a la propiedad definiendo los niveles de protección contra los siguientes peligros potenciales: descarga eléctrica, energía peligrosa, incendios o humo, lesiones físicas, radiación o riesgos químicos. Los términos "peligro" y "riesgo" son a menudo intercambiados.

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Resumen de contenidos
  • 6.1 Descarga eléctrica
  • 6.2 Energía peligrosa
  • 6.3 Seguridad inherente
  • 6.4 Seguridad intrínseca
  • 6.5 Riesgo de lesiones
  • 6.6 Diseño de seguridad
  • 6.7 Seguridad médica

Libro del conocimiento CC/CC: Capítulo 7

Confiabilidad

Confiabilidad

Ecuación 7.1: Cálculo de frecuencia de fallas

Casi desde el surgimiento de los productos electrónicos, ha sido vital para el usuario conocer cuánto tiempo funcionarán estos dispositivos. Ya que nadie puede conocer el futuro, se han desarrollado métodos estadísticos para predecir la confiabilidad de los componentes, conjuntos o dispositivos.

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Resumen de contenidos
  • 7.1 Predicción de confiabilidad
  • 7.2 Factor de tensión ambiental
  • 7.3 Uso de cifras MTBF
  • 7.4 Demostración de MTBF
  • 7.5 MTBF y temperatura
  • 7.6 Diseño para confiabilidad
  • 7.7 Consideración de confiabilidad de placa CI
  • 7.8 Confiabilidad del capacitor
  • 7.9 Confiabilidad de los semiconductores
  • 7.10 ESD
  • 7.11 Inductores

Libro del conocimiento CC/CC: Capítulo 8

Características de la LED

Características de la LED

Fig. 8.4: Tira de LED

La primera regla de la guerra es "conoce a tu enemigo". El mismo principio es con Iluminación de estado sólido (SSL): si no entiende como se comporta un LED, no se sorprenda cuando su aplicación no funcione correctamente. Los LED son dispositivos no lineales. Si se aplica bajo voltaje a un LED, no conducirá.

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Resumen de contenidos
  • 8.1 Accionar los LED con corrientes constantes
  • 8.2 Algunas fuentes de corrientes constantes CC
  • 8.3 Conexión de LED en tira
  • 8.4 Conexión de LED en tiras paralelas
  • 8.5 Equilibrio de corriente LED en tiras paralelas
  • 8.6 Tiras paralelas o matriz de cuadrícula, ¿cuál es mejor?
  • 8.7 Atenuación de LED
  • 8.8 Reducción térmica
  • 8.9 Reducción de temperatura
  • 8.10 Compensación de brillo
  • 8.11 Algunas ideas de circuito con controlador RCD

Libro del conocimiento CC/CC: Capítulo 9

Ideas de aplicación CC/CC

Ideas de aplicación CC/CC

Fig. 9.5: Convertidores en cascada utilizados en un monitor de mantenimiento de batería

Muchas aplicaciones requieren conversión CC/CC Tantas, que se estima que el mercado mundial superará los 35 mil millones de dólares en 2020. Pero para muchos diseñadores de circuitos, el convertidor CC/CC es una "caja negra"; un componente para cumplir una función al igual que otros componentes, tales como inductores o transistores.

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Resumen de contenidos
  • 9.1 Introducción
  • 9.2 Inversión de polaridad
  • 9.3 Duplicador de potencia
  • 9.4 Combinación de reguladores de conmutación y convertidores CC/CC
  • 9.5 Conexión de convertidores
  • 9.6 Aumentar el aislamiento
  • 9.7 Limpieza riel de 5 V
  • 9.8 Uso de clavija CTRL
  • 9.9 Uso de Vadj. Pin

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