Chopper reductor y su principio de funcionamiento

<p>Este art铆culo describe la definici贸n, el principio de funcionamiento y la derivaci贸n y f贸rmula 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

Definici贸n:

Un helic贸ptero reductor es un dispositivo est谩tico 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 helic贸ptero es m谩s com煤n.

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.

Step-down-chopper-y-su-principio-de-funcionamiento

El interruptor se muestra dentro de una l铆nea 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 funci贸n 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 est谩 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 per铆odo de tiempo durante el cual el helic贸ptero se mantiene ENCENDIDO se denomina Tiempo de ENCENDIDO del helic贸ptero y se representa por TON. As铆, Vo ser谩 igual a Vs para el tiempo TON. La forma de onda del voltaje de salida y el tiempo se muestra en la figura a continuaci贸n.

salida-de-voltaje-de-chopper

Durante el per铆odo de encendido del interruptor, la corriente se acumular谩 en la carga de manera exponencial y alcanzar谩 su valor m谩ximo 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 m谩ximo de la corriente de carga io ser谩 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 continuaci贸n.

salida-corriente-de-chopper

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 per铆odo de tiempo peque帽o, el aumento exponencial de la corriente puede aproximarse al aumento lineal.

驴Qu茅 pasa con el diodo de rueda libre? El diodo de rueda libre (D) tiene polarizaci贸n inversa durante TON, por lo tanto, no entra en circuito durante este per铆odo.

Caso 2: Cuando Chopper CH est谩 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 ser谩 CERO durante todo el per铆odo en que CH est谩 APAGADO. El tiempo durante el cual el helic贸ptero 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 publicaci贸n. 驴Qu茅 pasa con la corriente de carga io durante el TOFF? 驴Se convertir谩 en cero al igual que el voltaje de salida?

Tan pronto como el CH se apaga, la corriente a trav茅s del inductor L (io) no puede caer repentinamente a cero. M谩s bien, comienza a disminuir y, por lo tanto, la polaridad de la fem inducida a trav茅s 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) act煤a como un cortocircuito durante TOFF. Por lo tanto, la corriente de carga contin煤a decayendo a trav茅s del inductor L, el diodo de rueda libre D y la carga aunque la fuente Vs est茅 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 m铆nimo durante el tiempo de APAGADO y luego CH se enciende nuevamente. Por lo tanto, el caso 1 y el caso 2 se repiten.

Derivaci贸n 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 publicaci贸n. 驴Qu茅 observas? Notar谩 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 funci贸n peri贸dica f(x) con el per铆odo de tiempo T se da a continuaci贸n.

valor medio de una funci贸n

Por lo tanto, usando la f贸rmula anterior, podemos encontrar f谩cilmente el valor del valor promedio del voltaje de salida del interruptor reductor. Cabe se帽alar que el per铆odo de tiempo de la forma de onda del voltaje de salida de CC del chopper es T = TON + TOFF. La derivaci贸n del voltaje de salida del chopper se muestra a continuaci贸n.

derivaci贸n-del-voltaje-de-salida-CC-promedio-del-chopper-reductor

F贸rmula de voltaje de salida de CC promedio:

A continuaci贸n se muestra la f贸rmula para el voltaje de salida de CC promedio del interruptor reductor.

F贸rmula del voltaje de salida de CC promedio del interruptor reductor

De la f贸rmula 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 (伪).

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