Convertidor Forward

El convertidor directo (forward) es un convertidor derivado del convertidor reductor (buck). Convierte una tensión continua de entrada ue en otra de salida us, mayor o menor en función de la relación de espiras del transformador y de la duración de t1. Un circuito con componentes ideales se muestra en la Fig.

Si el transformador ideal, cuando el interruptor está cerrado:

Esta tensión debe ser positiva (es un reductor visto desde V2 ) luego en este intervalo iL aumenta.

Cuando el interruptor se abre, iL circula por D2

y V L=-V O ; (t on< t<T s ¿⇒ iL

Igualando la integral de V dt L en los dos períodos queda:

Se añade un tercer devanado que permite que la energía almacenada en Lm cuando el interruptor está cerrado, se devuelva a la batería al abrirlo.

Con el interruptor cerrado: V 1=-V d (0 < t < t on ) , im sube linealmente desde cero a I Lmmax .

Cuando se abre el interruptor i1=-im

N1.i1+N3.i3=N2.i2 Como hay un diodo D1, i2 = 0 ⇒ la corriente i3=N1

N3

. im fluirá a

través del devanado auxiliar, devolviendo energía a la batería. Durante tm, la tensión aplicada al primario y a Lm es:

V 1=−N1

N3

. V d (t on< t<t on+tm)

tm se puede calcular de: V d . t on=−N 1

N 3

.V d .(tm)

tm

T s

=N1

N3

. D

Se tiene que cumplir que:

t on< t ⇒ tm

T s

<1-D luego (1-Dmax¿=N 1

N 3

. Dmax

Dmax=1

1+N1

N3

Graficas

Funcionamiento para D=0.4

Convertidor Forward: Funcionamiento para D=Dmax.

 El funcionamiento está  basado en el control de la anchura del pulso (PWM), el cual se en carga  un CI especial de la familia UCx84x. Los distintos miembros de la familia se difieren en la temperatura de trabajo, tensiones de activación y desactivación, precisión de trabajo y la máxima relación del ancho del pulso.

El CI que utilizamos en el circuito  es el UC3843. Este CI tiene un circuito interno que desactiva la salida, evitando posibles daños al convertidor cuando la tensión de alimentación es menor de 8,5V.Este modelo puede variar su ciclo de trabajo  en un 100%.

El funcionamiento es simple, a través  de un divisor de tensión  que va conectado a la patilla 2 del CI, compara esta, con una tensión  de referencia interna de 2,5V y acorta o alarga  los pulsos,  compensado las variaciones de tensión de la salida.

La parte de la protección por sobre intensidad, funciona midiendo la caída de tensión en un resistencia conectada al terminal fuente del MOS-FET y patilla 3 del CI. 

 La frecuencia del oscilador es de unos 50Khz, que se  puede alterar variando la red formada por el condensador y la resistencia conectada a la patilla 4 del CI.

Condensador de temporización oscilador, CT, es cargado por VREF través de RT y se descarga por una fuente de corriente interna. Durante el tiempo de descarga, la señal de reloj interno deja en blanco la salida al estado bajo. Selección de RT y CT, por tanto, determina tanto la frecuencia del 

oscilador y el ciclo de trabajo máximo. Los tiempos de carga y descarga, se determinan por las fórmulas:

Nota: 1. Parámetro medido en el punto de enganche viaje . 2 Ganancia define como: 

3. Estos parámetros, aunque garantizada, no son 100 a prueba en la producción.

Altas corrientes de pico asociadas con cargas capacitivas necesitan cuidado las técnicas de puesta a tierra de temporización y capacitores de paso deben estar conectados de cerca al pin 5 en un solo punto de tierra. El transistor y potenciómetro 5kΩ se utilizan para probar la forma de onda del oscilador y aplicar una rampa ajustable al pin 3.

Durante las reducciones de tensión Lock-Out, el controlador de salida se desvía a un estado de alta impedancia. Pin 6 debe ser derivada a tierra con una resistencia de absorción para evitar la activación del interruptor de alimentación con corriente de fuga de salida.

Corriente de pico (IS) se determina mediante la fórmula: 

Un filtro RC pequeña puede ser necesaria para suprimir los transitorios de conmutación.

Apagado del UC3842 se puede lograr por dos métodos; o bien plantear pin 3 anterior 1V o tirar de la clavija 1 por debajo de un voltaje de dos diodo cae sobre el suelo. Cualquiera de estos métodos hace que la salida del comparador PWM para ser alta (consulte bloquear el diagrama). El pestillo PWM se restablece dominante para que la salida se mantendrá baja hasta el siguiente ciclo de reloj después que la condición de parada en los pines 1 y / o 3 se retira. En un ejemplo, un cierre enganchado externamente puede llevarse a cabo mediante la adición de un SCR que será restablecido apagando VCC debajo del umbral inferior UVLO. En este punto, la referencia se apaga, permitiendo que el SCR se restablesca.

Una fracción de la rampa de oscilador puede ser resistivamente sumada con la señal de detección de corriente para proporcionar una compensación de pendiente para convertidores que requieren ciclos de trabajo más del 50%. Tenga en cuenta que el condensador, CT, forma un filtro con R2 para suprimir el interruptor de punta picos.