Chopper reductor y su principio de funcionamiento

Este artículo describe la definición, el principio de funcionamiento y la derivación y fórmula para el voltaje de salida promedio de un Chopper reductor. El principio de funcionamiento se ha discutido en detalle con la ayuda del diagrama del circuito y la forma de onda del voltaje de salida.

Índice de contenidos

Definición:
Principio de funcionamiento:
Derivación del voltaje de CC de salida promedio:
- Fórmula de voltaje de salida de CC promedio:

Definición:

Un helicóptero reductor es un dispositivo estático que reduce su voltaje de entrada de CC. El valor del voltaje de CC de salida promedio de este interruptor es menor que el de su voltaje de fuente de entrada de CC fijo. Este tipo de helicóptero es más común.

Principio de funcionamiento:

Antes de comenzar a discutir el principio de funcionamiento de Step-down Chopper, es imperativo primero echar un vistazo a su diagrama de circuito. El diagrama del circuito se muestra en la siguiente figura.

El interruptor se muestra dentro de una línea de puntos y se supone que es un interruptor. Este circuito consta del inductor L, un diodo de rueda libre, un interruptor CH, una fuente y Carga. Se aplica un voltaje de entrada de CC fijo Vs y nuestro objetivo es obtener el voltaje de salida de CC variable que es una función del interruptor. Para obtener el voltaje de CC variable, encenderemos y apagaremos el chopper CH a alguna frecuencia llamada frecuencia de corte (f).

Caso-1: Cuando Chopper CH está encendido.

Cuando CH se enciende, la fuente se conecta directamente a la carga y, por lo tanto, el voltaje de salida Vo se vuelve igual a Vs. El período de tiempo durante el cual el helicóptero se mantiene ENCENDIDO se denomina Tiempo de ENCENDIDO del helicóptero y se representa por TON. Así, Vo será igual a Vs para el tiempo TON. La forma de onda del voltaje de salida y el tiempo se muestra en la figura a continuación.

Durante el período de encendido del interruptor, la corriente se acumulará en la carga de manera exponencial y alcanzará su valor máximo al final de TON (se supone que TON es menor que el tiempo requerido para que la corriente de carga alcance su valor de estado estable). Esto simplemente significa que el valor máximo de la corriente de carga io será menor que el valor de estado estable. La forma de onda de la corriente de carga y el tiempo del interruptor reductor se muestra en la figura a continuación.

En la figura anterior, la corriente de carga durante el tiempo TON se muestra aumentando linealmente con el tiempo. Esto se debe a que la frecuencia de corte es alta y, por lo tanto, TON es muy inferior. Durante un período de tiempo pequeño, el aumento exponencial de la corriente puede aproximarse al aumento lineal.

¿Qué pasa con el diodo de rueda libre? El diodo de rueda libre (D) tiene polarización inversa durante TON, por lo tanto, no entra en circuito durante este período.

Caso 2: Cuando Chopper CH está APAGADO.

Cuando el interruptor de la figura (i) se apaga, la carga se desconecta de la fuente Vs y, por lo tanto, el voltaje de carga Vo será CERO durante todo el período en que CH está APAGADO. El tiempo durante el cual el helicóptero se mantiene APAGADO se conoce como tiempo APAGADO y se representa por TAPAGADO. Puede consultar la forma de onda de Vo wrt time que se muestra anteriormente en la publicación. ¿Qué pasa con la corriente de carga io durante el TOFF? ¿Se convertirá en cero al igual que el voltaje de salida?

Tan pronto como el CH se apaga, la corriente a través del inductor L (io) no puede caer repentinamente a cero. Más bien, comienza a disminuir y, por lo tanto, la polaridad de la fem inducida a través del inductor se invierte (opuesta a la polaridad como se muestra en la figura-i).

Esta fem inducida del inductor hace que el diodo de rueda libre se polarice hacia adelante y, por lo tanto, el diodo de rueda libre (D) actúa como un cortocircuito durante TOFF. Por lo tanto, la corriente de carga continúa decayendo a través del inductor L, el diodo de rueda libre D y la carga aunque la fuente Vs esté desconectada. Consulte la forma de onda de la corriente de carga en tiempo real que se muestra anteriormente. La corriente de carga alcanza su valor mínimo durante el tiempo de APAGADO y luego CH se enciende nuevamente. Por lo tanto, el caso 1 y el caso 2 se repiten.

Derivación del voltaje de CC de salida promedio:

Para encontrar el voltaje de CC de salida promedio, observe cuidadosamente la forma de onda Vo vs. tiempo que se muestra anteriormente en la publicación. ¿Qué observas? Notará que Vo es igual a Vs para el tiempo TON y es CERO para el tiempo TOFF. Como sabemos que el valor promedio de cualquier función periódica f(x) con el período de tiempo T se da a continuación.

Por lo tanto, usando la fórmula anterior, podemos encontrar fácilmente el valor del valor promedio del voltaje de salida del interruptor reductor. Cabe señalar que el período de tiempo de la forma de onda del voltaje de salida de CC del chopper es T = TON + TOFF. La derivación del voltaje de salida del chopper se muestra a continuación.

Fórmula de voltaje de salida de CC promedio:

A continuación se muestra la fórmula para el voltaje de salida de CC promedio del interruptor reductor.

De la fórmula anterior, se puede concluir que el voltaje de salida del interruptor reductor puede variar de cero al voltaje de fuente Vs. Esto se logra variando el ciclo de trabajo (α).