T
o
n
o
Revist
a
Técnic
a
de l
a
E
mp
r
es
a
de Telecomunic
a
ciones de Cub
a
S.A.
67
I
n
t
r
o
d
u
cc
i
ó
n
E
n
la actualidad
,
en la e
s
fera de
la
s
telecomunicacione
s
s
e emplean
di
f
erente
s
fuente
s
de alimentación cada
nolítico que com
b
ina un conmu-
tado
r
M
O
SF
ET de potencia, a voltaje
alto, con toda la circuitería de con-
trol digital y analógico requerida
para implementar un
s
umini
s
tro de
potencia conmutado ai
s
lado, regu-
lado y protegido. Al di
s
eñar
s
e una
fuente de energía queda
s
implificada
grandemente, porque
s
on requerido
s
pocos componente
s
externo
s
. La alta
frecuencia de conmutación de 100
kHz di
s
minuye el tamaño de la fuente
de energía por permitir el u
s
o de com-
ponente
s
almacenadore
s
de energía
má
s
pequeño
s
. El top
s
witch fue di-
s
eñado para
s
er utilizado en fuente
s
de energía ai
s
ladas o en converti-
dore
s
de DC a
D
C. Nivele
s
de
potencia ha
s
ta lo
s
50 W pueden
s
er
ent
r
egado
s
de
s
de voltaje
s
de AC de
85 a 265 VAC, ó 100 W con un
rango de entrada de 195 a 265 VAC.
Operacione
s
para voltaje
s
de entrada
s
má
s
bajo
s
s
on también po
s
ible
s
con nivele
s
reducido
s
de potencia
de
s
alida [1].
F
amilias de topswitch
[
1
]
-TO
PS
witch: TO
P
200
-
4/14 —se int
r
oduce en 1994—
-TO
PS
witch
-II
: TO
P
221
-
227 —se int
r
oduce en 1997—
-TO
PS
witch
-
GX: TO
P
242
-
250 —en el 2000—
vez má
s
eficiente
s
y má
s
pequeña
s
,-Tiny
Sw
itch
-II
f
amily o
f
I
Cs —en el 2001—
la
s
cuale
s
s
on utilizada
s
en la
s
P
C,-Link
S
witch —en el 2002—
telé
f
ono
s
inalámbrico
s
, cargadore
s
-
P
ower Integ
r
ations p
r
esenta Tiny
S
witch
-III
f
amily —en el 2006—.
de batería
s
para m
ó
vile
s
, pequeño
s
La tecn
o
logía topswitch implementa con solo t
r
es pines todas las fun-
convertidore
s
para u
s
o
s
olar, etc. Encione
s
necesa
r
ias de un sistema de cont
r
ol conmutado off
-
li
n
e: un
la mayoría de e
s
tas aplicacione
s
s
e
M
O
SF
ET de potencia de canal N de alto voltaje con cont
r
ol en una
de
s
taca la topología flyback con elcompuerta cont
r
olado
r
a de encendido, cont
r
olado
r
P
WM en m
o
do de
empleo de lo
s
circuito
s
integrado
s
voltaje con un oscilado
r
integ
r
ado de 100 Khz., ci
r
cuito p
r
e
f
ijado para
top
s
witch que
s
on una marca dearranque a alto voltaje, ancho de banda de
r
e
f
e
r
encia de
r
ivado, pre-
fábrica de
P
ower Integration
s
, Inc.ferencia
r
egulado
r
S
hunt/ampli
f
icado
r
de e
rr
o
r
pa
r
a lazo de com-
El top
s
witch e
s
un di
s
po
s
itivo mo-pen
s
ació
n
y ci
r
cuito de p
r
otección a
f
allas
[
2
]
.
P
o
r
I
n
g
.
Ju
li
o
E
u
s
e
b
i
o
F
a
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,
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G
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s
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R
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,
S
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G
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s
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,
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s
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s
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f
o
r
n
e
ll
@
e
t
e
c
s
a
.
cu
F
i
g
u
r
a
1
D
i
a
g
r
ama
d
e
b
l
oqu
e
d
e
f
unc
i
ón
[
2
]
D
e
s
c
r
i
p
c
i
ó
n
f
un
c
i
o
n
a
l
de
l
t
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p
s
w
i
tc
h
Pi
n
d
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D
re
n
a
j
e
:
p
r
opo
r
ciona una co
rr
iente p
r
e
f
ijada inte
r
na du
r
ante la
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rr
anque a t
r
avés de una
f
uente de co
rr
iente de alto voltaje
interna.
P
unto de muest
r
eo de co
rr
iente inte
r
no.
F
u
e
n
t
e
d
e
a
li
m
e
n
t
a
c
i
ó
n
c
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b
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k
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p
l
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r
c
u
i
t
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i
n
t
e
g
r
ad
o
t
op
s
wi
t
c
h
68
To
n
o Revist
a
Técn
i
c
a
de
la
E
mpres
a
de Te
l
ecomunic
a
ciones de Cub
a
S.
A
.
ciclo de
s
ervicio. Conexión de regu-
lador
s
hunt interno para propor-
cionar una c
o
rriente prefijada
interna durante
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u operación nor-
mal. Entrada
d
e di
s
paro para la
o
r
den de cierre. También e
s
u
s
a-
do como una
f
uente de de
s
via-
ción y auto-rearranque/punto de
conexión del capacitor de com-
pen
s
ación [2].
Pi
n
d
e Co
n
trol: pin de entrada deDurante la ope
r
ación no
r
mal, disminuye la linealidad del ciclo de servicio del
c
o
rriente de realimentación y ampli-
M
O
SF
ET de salida inte
r
no con aumentos de co
rr
iente en el
P
in de Control como
ficador de error para el control del
s
e ob
s
e
r
va en la
f
igu
r
a 3.
Pi
n
d
e la F
u
e
n
te: conexión de la
fuente
M
O
SF
ET de
s
alida. Lado-
primario del circuito común, retorno
de energía y punto de referencia [2].
El top
s
witch tiene un auto pre-
fijado y protegido control lineal
de corriente para el ciclo de
s
er-
vicio del convertidor con una
s
a-
lida de drenaje abierta. La alta
e
f
iciencia e
s
l
o
grada a travé
s
del
uso de C
M
O
S
—Complementa
r
y
Metal-Oxide Semiconducto
r
— y
de la integración de un número
máximo de funcione
s
po
s
ible
s
.
C
M
O
S
s
ignificativamente reduce
c
o
rriente
s
prefijada
s
cuando e
s
comparada a bipolar o
s
olucione
s
di
s
creta
s
. La integración elimina re-
s
istore
s
de potencia
s
externo
s
u
s
ado
s
para cen
s
ar corriente o
s
umini
s
trar
una corriente prefijada de arranque
inicial [2].
O
pe
r
a
c
i
ó
n
b
á
s
i
c
a
de
l
a
f
u
e
n
t
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de
a
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m
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n
t
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c
i
ó
n
c
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f
l
y
b
a
c
k
u
t
ili
z
a
n
d
o
t
o
p
s
w
i
tc
h
Un ci
r
cuito básico de una
f
uente de alimentación con flyback utilizando
top
s
witch es most
r
ado en la
F
igu
r
a 4
[
3
]
.
El trans
f
o
r
mado
r
T1 es utilizado pa
r
a almacena
r
ene
r
gía, aislar la salida
y trans
f
o
r
ma
r
el voltaje de salida. Cuando el topswitch está encendido,
el dio
d
o secunda
r
io D2 está pola
r
izado en inve
r
so, y sube la rampa de
corriente en el en
r
ollado p
r
ima
r
io del t
r
ans
f
o
r
mado
r
aco
r
de a la ecuación:
I
SE
C
=
[
3
]2
I
P
R
I
= I
I
+
(V
I
N
-
D
D
S
(
O
N)
) x t
O
N
[
3
]1
L
P
I
PRI
e
s
la co
rr
iente del p
r
ima
r
io en ampe
r
es;
I
I
es el valo
r
inicial de la
corriente del p
r
ima
r
io en ampe
r
es; V
IN
el voltaje de ent
r
ada de C
D
de
s
pués del puente; V
DS
(ON)
la caída de voltaje del d
r
enaje a la fuente a
travé
s
de la salida del MO
SF
ET en el topswitch; t
ON
el tiempo de
encendido en el topswitch; y
L
p
la inductancia del p
r
ima
r
io del trans-
formado
r
en henries. Desde que el t
r
ans
f
o
r
mado
r
es aislado del circuito
de
s
alida de la ca
r
ga po
r
D2 pola
r
izado en inve
r
so, la e
n
ergía se
s
uminist
r
a a R
L
desde el capacito
r
de salida C1 du
r
ante el tiempo de
encen
d
ido del topswitch
[
3
]
.
Cuando el topswitch se apaga, el
f
lujo magnético en el n
ú
cleo del
tran
s
fo
r
mado
r
comienza a disminui
r
, y es inve
r
tida la pola
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idad en el en-
rollado secunda
r
io. D2 se ene
r
giza, y la ene
r
gía almacenada en el trans-
formado
r
du
r
ante el tiempo de encendido del topswitch es desca
rg
ada en el
circuito de la ca
r
ga, suminist
r
ando co
rr
iente a la ca
r
ga R
L
y
r
eaba
s
teciendo
la car
g
a agotada desde C1 du
r
ante el tiempo de encendido. El valor inicial
de la c
orr
iente en el secunda
r
io pa
r
a el instante en que el topswitch se apaga
s
erá igual a
I
P
x N
S
/ N
p
, donde
I
P
es el valo
r
pico de
I
PRI
pa
r
a el final del
tiempo de encendido del topswitch, N
p
es el núme
r
o de vueltas del primario
y N
S
e
s
el núme
r
o de vueltas del secunda
r
io. La co
rr
iente del secu
n
dario cae
de
s
de
s
u valo
r
inicial aco
r
de a la ecuación
(
2
)
[
3
]
.
I
P
x
N
P
(V
0
+V
D
2
) x t
off
x
N
2
P
-
S
NN
2
x
L
SP
(I
SE
C
³
0
)
F
i
g
u
r
a
2
C
on
f
i
g
u
r
a
c
i
ón
d
e
l
p
i
n
[
2
]
F
i
g
u
r
a
3
R
e
l
a
c
i
ón
d
e
l
c
i
c
l
o
p
a
r
a
con
t
r
o
l
a
r
l
a
co
rr
i
e
n
t
e
d
e
l
p
i
n
[
2
]
F
i
g
u
r
a
4
F
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n
t
e
d
e
a
li
m
e
n
t
a
c
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l
y
b
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c
k
[
3
]
T
o
n
o
Revist
a
Técnic
a
de l
a
E
mp
r
es
a
de Telecomunic
a
ciones de Cub
a
S.A.
69
P
E =
1
x
L
P
x I
2
x
h
[
3
]3
2
De ese modo, la potencia a la sali-
da se de
f
ine po
r
:
donde f
S
es la
fr
ecuencia de opera-
ción del suminist
r
o de ene
r
gía; y h la
e
f
icie
ncia.
S
ustituyendo la expresión
en la ecuación
(
1
)
pa
r
a
I
p
con I
I
=0 y
V
DS
(ON)
= 0, y de
f
iniendo t
ON
como
D
/ f
S
,
donde D es el ciclo de se
r
vicio; y f
S
la
fr
ecuencia de ope
r
ación del topswitch [3].
S
e obtiene la exp
r
esión:
M
o
de
l
o
I
de
a
l
(
M
o
d
o
D
i
s
c
o
n
t
i
nu
o
)
P
P
O
=
1
x
L
P
x I
2
x
h
x
f
s
[
3
]4
2
te la salida de voltaje de la fuente
desde el lado p
r
ima
r
io del trans-
f
o
r
mado
r
po
r
medio de una vía o
posible alimentación
[
3
]
.
La ene
r
gía almacenada en la induc-
tancia p
r
ima
r
ia del t
r
ans
f
o
r
mador du-
r
ante el p
r
ime
r
inte
r
valo de operación
suminist
r
a co
rr
iente al ci
r
cuito de carga
du
r
ante el segundo inte
r
valo de opera-
ción y
r
eabastece la ca
r
ga gastada del
capacito
r
de salida C1 du
r
ante los in-
te
r
valos p
r
ime
r
o y te
r
ce
r
o
[
3
]
.
El te
r
ce
r
inte
r
valo
(
3
)
de
o
pera-
ción ocu
rr
e cuando el campo mag-
nético dent
r
o del núcleo ha caído
a ce
r
o
(I
SEC
= 0
)
. La co
rr
iente no
ci
r
cula en el p
r
ima
r
io y secundario
modo de ope
r
ación discontinuo.
S
e pe
r
cibe que el voltaje de drenaje
a
f
uente a t
r
avés del topswitch ha
decaído pa
r
a el nivel de voltaje de
minist
r
ada po
r
el capacito
r
de salida
C1
[
3
]
.
La ene
r
gía ent
r
egada a la carga
en cada ciclo po
r
el t
r
ans
f
o
r
mador
Vo e
s
el voltaje de
s
alida de la fuente; V
D2
la caída de voltaje en con
-
ducción de D2; y t
OFF
el tiempo de apagado del topswitch.
S
i la co
rr
iente
del
s
ecundario cae a cero durante el tiempo de apagado del conmutado
r
p
r
imario, la corrie
n
te de
s
alida e
s
entonce
s
s
uminist
r
ada po
r
el capacito
r
en
r
ollado de cont
r
ol
r
e
f
e
r
enciado al
de
s
alida C1 [3].
r
eto
r
no del p
r
ima
r
io, haciendo un
Ha
y
do
s
modo
s
di
s
tinto
s
en la operación de alimentación del flyback,cont
r
ol po
r
el lado p
r
ima
r
io de la
dependiendo del valor de I
SEC
al final del tiempo de apagado del
top
s
witch.
S
i la I
SEC
cae a cero ante
s
del final
d
el tiempo de apagado, la
alimentación e
s
tá
f
luyendo en el modo continuo de ope
r
ación
[
3
]
.
Existen tre
s
intervalo
s
diferente
s
de operación del ci
r
cuito pa
r
a la
f
uen
-
ent
r
ada. Dado que la ene
r
gía al-
te de alimentación con flyback en modo di
s
continuo como se muest
r
a enmacenada del t
r
ans
f
o
r
mador ha
la Figura 5 [3].decaído a ce
r
o, la co
rr
iente de la
El primer intervalo (1) de operación ocurre cuando el topswitch estáca
r
ga a la salida es de nuevo su-
encendido. La ram
p
a de corriente I
PRI
crece linealmente en el en
r
ollado
p
r
imario del tran
s
formador, cau
s
ando un camp
o
magnético en su núcleo.
El v
o
ltaje del drenaje a la fuente V
DS
(ON)
a t
r
avés del topswitch es
cercano a cero durante e
s
te intervalo. La
s
alida del diodo impide el
f
lujo
de corriente en el
s
ecundario debido a la
s
ma
r
cas de pola
r
idad, elestá dada po
r
:
s
ecundario del tran
s
formador e
s
ai
s
lado de la salida po
r
el diodo D2
pola
r
izado en inve
rs
o, y la corriente e
s
di
s
tribuida a la salida po
r
C1
[
3
]
.
El
s
egundo intervalo (2) de operación comienza cuando el topswitch se
apaga. La energía almacenada en el campo magnético del t
r
ans
f
o
r
mado
r
origina que el voltaje, a travé
s
de ambo
s
enrollados secunda
r
io y p
r
i
-
ma
r
io, invierta la p
o
laridad. En un circuito ideal la co
rr
iente p
r
ima
r
ia
I
PRI
in
s
tantáneamente para de fluir, mientra
s
que la co
rr
iente secunda
r
ia
I
SEC
al momento comienza a fluir; po
s
teriormente,
s
e most
r
a
r
á la impo
r
tancia
de este comportamiento no ideal. El voltaje, a través del en
r
ollado secun
-
da
r
io, e
s
igual a la
s
uma del voltaje de
s
alida y el voltaje del diodo en
conducción. El voltaje
s
ecundario e
s
reflejado de
r
eg
r
eso a t
r
avés de la
p
r
op
o
rción de vuelta
s
del tran
s
formador para este en
r
ollado p
r
ima
r
io.
Note que el voltaje de drenaje a fuente, a través del topswitch du
r
ante
e
s
te intervalo de operación, e
s
igual a la
s
uma del voltaje de salida
reflejado V
OR
y el voltaje de entrada V
IN
. E
s
te voltaje
r
e
f
lejado debe se
r
tomado en cuenta cuando
s
e
s
elecciona la p
r
opo
r
ción de vueltas el
tran
s
formador para evitar un exce
s
o de voltaje ext
r
emo sob
r
e el topswitch. El
voltaje reflejado puede también
s
er utilizado para muest
r
ea
r
indi
r
ectamen
-
F
i
g
u
r
a
5
C
on
v
e
r
t
i
do
r
f
l
y
b
a
c
k
i
d
e
a
l
d
e
f
o
r
ma
s
d
e
ond
a
s
-
m
odo
d
is
con
t
i
nuo
[
3
]
del t
r
ans
f
o
r
mado
r
lo cual de
f
ine el
I
N
V
2
x
D
2
x
h
P
O
=
2
x
L
P
x
f
s
[
3
]5
70
To
n
o Revist
a
Técn
i
c
a
de
la
E
mpres
a
de Te
l
ecomunic
a
ciones de Cub
a
S.
A
.
En la operación de la fuente de
alimentación en modo di
s
continuo,
el controlador
s
e aju
s
tará al ciclo de
s
ervicio del conmutador primario para
entregar la ene
r
gía
s
uficiente a la
carga y mantener el voltaje de
s
alida
de
s
eado. El cicl
o
de
s
ervicio e
s
tá en
f
unción del voltaje de entrada y la
carga a la
s
alida [3].
M
o
de
l
o
I
de
a
l
(
M
o
d
o
C
o
n
t
i
nu
o
)
cia prima
r
ia du
r
ante el tiempo de encendido debe se
r
balanceada por la
di
s
mi
n
ución en la
r
ampa de co
rr
iente du
r
ante el tiempo de apagado. Esto
s
ignifica que
[
3
]
:
6
Encont
r
ando la solución pa
r
a Vo, se obtiene la exp
r
esión:
Como la ene
r
gía suminist
r
ada está co
rr
iendo en el modo continuo, puede ser
vi
s
ta desde la exp
r
esión de a
rr
iba que no hay una dependencia di
r
ecta del voltaje
La
s
iguiente figura pre
s
enta la
s
de
s
ali
d
a sob
r
e la salida de la ca
r
ga.
P
a
r
a una p
r
ime
r
a dist
r
ibución, el ciclo de
f
orma
s
de onda
s
caracterí
s
tica
ss
ervicio de la
f
uente pe
r
manece
r
á constante cuando la ca
r
ga es va
r
iada, y el valor
del modo de operación continuo yinicial
d
e la
f
o
r
ma de onda de la co
rr
iente p
r
ima
r
ia va
r
ia
r
á en cambio
[
3].
su
circuito de referencia:La inductancia p
r
ima
r
ia del t
r
ans
f
o
r
mado
r
de ene
r
gía, la ca
r
ga en la salida y el
tiempo de apagado del topswitch dete
r
minan la ope
r
ación disconti
n
ua o con-
tinua. Esta dependencia se muest
r
a en la ecuación
(
2
)
. La
fr
onte
r
a de la operación
continua
fr
ente a la ope
r
ación discontinua es de
f
inida po
r
la ecuación [3]:
2
V
I
N
xV
O
I
OB
=
[
3
]8
M
o
de
l
o
N
o
I
de
a
l
(
M
o
d
o
D
i
s
c
o
n
t
i
nu
o
y
C
o
n
t
i
nu
o
)
El circuito pa
r
a la
f
uente de alimentación con flyback no ideal y las
forma
s
de onda asociadas pa
r
a los modos de ope
r
ación continúo y
di
s
continuo son most
r
ados en las
f
igu
r
as 7 y 8
[
3
]
.
(
V
I
N
-
V
D
S
(
O
N)
)x
D
(V
O
+ V
D
2
) x (
1
-
D
)
=
[
3
]
L
P
x
f
S
N
S
x
L
P
x
f
S
N
P
DN
1
V
O
=
[
(
V
I
N
- V
D
S
(
O
N)
) x
-
D
x
N
S
]
- V
D
2
[
3
]7
P
2
x
f
S
x
L
P
x
[
(
N
S
x V
I
N
)
+ V
O
]
2
N
P
donde
I
OB
es la co
rr
iente de salida en la
fr
onte
r
a ent
r
e la operación
continua y la ope
r
ación discontinua.
E
s
ta ecuación se obtiene al asumi
r
que la integ
r
al de la co
rr
ie
n
te de sa-
lida en la
f
uente de alimentación, empleada en el ciclo de conmutación,
total es exactamente igual a la integ
r
al de la salida de co
rr
iente secun-
daria del t
r
ans
f
o
r
mado
r
, empleada en el pe
r
iodo del tiempo de apagado.
entregada a la ca
r
ga que se utiliza en el ciclo de conmutación total, con
la energía que no se usa y se escapa al
f
inal del tiempo de apagado [3].
(8), el suminist
r
o está ope
r
ando en modo continuo.
S
i la
s
alida de
corriente es meno
r
o igual que la pa
r
te de
r
echa de la ecuación
,
el sumi-
de I
OB
, el suminist
r
o co
rr
e
r
á en modo discontinuo. Además, si el voltaje
de en-t
r
ada es aumentado pa
r
a una ca
r
ga dada, el suministro puede
cambia
r
al modo discontinuo, así como
I
OB
se inc
r
ementa con el aumento
del vol
-
taje de ent
r
ada
[
3
]
.
La corriente p
o
r el
s
ecundario
I
SEC
no decae completamente a cero como
en el modo di
s
continuo, por lo que elE
s
to signi
f
ica que, du
r
ante el tiempo de apagado, el t
r
ans
f
ormador
tercer intervalo de operación (3) noentrega exactamente su
f
iciente ene
r
gía pa
r
a balancea
r
la energía
exi
s
te. La corriente primaria
I
PRI
comienza con un pa
s
o de corriente
i
g
ual al valor final de la corriente por
S
i la salida de co
rr
iente es mayo
r
que la pa
r
te de
r
echa de la ecuación
el
s
ecundario
I
SEC
reflejada po
s
te-
riormente a travé
s
de la proporción
de vuelta
s
del tran
s
formador. El vol-ni
s
tro está ope
r
ando en modo discontinuo. Una inductancia p
r
imaria del
taje de drenaje a fuente, a travé
s
deltran
s
fo
r
mado
r
deja
r
á la ene
r
gía almacenada en el campo magnético con
top
s
witch en el in
s
tante de ener-una p
r
opo
r
ción más
r
ápida y el
r
esultado consiste en un modo de
gizar
s
e e
s
también diferente pue
s
toconducción discontinuo. A la inve
r
sa, una inductancia g
r
ande en el
q
u
e el tercer intervalo ha
s
ido eli-primario no deja
r
a toda la ene
r
gía almacenada en el núcleo cada ciclo y
minado. El e
s
tado del voltaje a la
s
a-operara en modo continuo.
S
i la co
rr
iente de la ca
r
ga es
r
educi
d
a debajo
li
d
a continúa para balancear el ciclo
de apagado ha
s
ta que el top
s
witch
s
e
energice nuevamente [3].
Trabajando correctamente para
mantener con
s
tante el voltaje de
s
alida, la cantidad que aumenta la
rampa de corriente en la inductan-
F
i
g
u
r
a
6
C
on
v
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r
t
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r
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t
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[
3
]
T
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Revist
a
Técnic
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de l
a
E
mp
r
es
a
de Telecomunic
a
ciones de Cub
a
S.A.
71
F
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7
C
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s
-
m
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d
is
con
t
i
nuo
[
3
]
nale
s
: do
s
inductore
s
y un capacitor. El inducto
r
L
KP
es la inductancia de
fuga del enrollado primario del tran
s
formador de ene
r
gía. El inducto
r
L
KS
e
s
la inductancia de fuga del enrollado
s
ecunda
r
io del t
r
ans
f
o
r
mado
r
de
energía. El capacitor C
DRAIN
e
s
la
s
uma de C
OSS
y C
XT
[
3
]
.
E
s
to
s
s
on la capacitancia de
s
alida del top
s
witch y la capacitancia del
g
r
andemente el funcionamiento del
s
umini
s
tro
[
3
]
.
El circuito en mo
d
o di
s
continuo tiene tre
s
inte
r
valos de ope
r
ación po
r
ciclo de conmutación (
F
igura 7). El impacto sob
r
e la ope
r
ación del
ci
r
c
u
ito de lo
s
elemento
s
pará
s
ito
s
en cada uno de los t
r
es inte
r
valos de
En el primer inte
r
valo (1) el top
s
witch
s
e ene
r
giza, desca
r
gando C
OSS
y
C
XT
. La energía almacenada en e
s
ta
s
capacitancias al
f
inal del ciclo p
r
e
-
vio e
s
di
s
ipada en el top
s
witch al comienzo del inte
r
valo de encendido.
de alimentación, e
s
pecialmente para un voltaje de ent
r
ada alto. La induc
-
tancia de fuga tiene un efecto pequeño durante el inte
r
valo de encen
-
s
u
r
ge durante e
s
ta tran
s
ferencia e
s
que la fuga de las inductancias
L
KP
y
L
KS
trata de oponer
s
e al flujo de corriente.
L
KP
e
s
tá intentando mantene
r
el
f
lujo de co
rr
iente po
r
el p
r
imario; y
L
KS
, bloquea
r
el
f
lujo de co
rr
iente a
t
r
avés del secunda
r
io. Ha
y
una
“
r
egión de inte
r
sección” du
r
ante la
cual la
r
ampa de co
rr
iente p
r
imaria
baja y la de co
rr
iente secundaria
sube. La
r
ampa de co
rr
iente prima-
r
ia baja a ce
r
o con una pen
d
iente
dete
r
minada po
r
el valo
r
de la
inductancia de
f
uga y los niveles
de voltaje del ci
r
cuito
[
3
]
. El gran
p
r
oblema es que la co
rr
iente p
r
imaria
debe continua
r
ci
r
culando durante
este inte
r
valo de inte
r
sección. El
declina
r
de la co
rr
iente p
r
imaria
f
inaliza hasta que ci
r
cula la co-
rr
iente dent
r
o de C
OSS
y C
XT
se
ca
r
ga hasta el pico de voltaje V
p
.
Este pico de voltaje, causa
d
o por
la inductancia de
f
uga se
r
á re-
f
e
r
ido como “un pico de
f
uga”. En
una
f
uente con flyback y topswitch,
el pico de
f
uga debe se
r
asegurado
a un valo
r
po
r
debajo del
v
oltaje
Du
r
ante el te
r
ce
r
inte
r
valo (3) de
El flyback no ideal tiene tre
s
elemento
s
de ci
r
cuito pa
r
ásitos adicio
-
ope
r
ación, el voltaje de salida re-
f
lejado va a ce
r
o. El campo magné-
tico del t
r
ans
f
o
r
mado
r
ha dejado
toda la ene
r
gía almacenada du-
r
ante el p
r
ime
r
inte
r
valo. El vol-
taje del d
r
enaje a la
f
uente del
en
r
ollado del transformador, re
s
pectivamente. Estos elementos de ci
r-
topswitch hace una t
r
ansición des-
cuito pará
s
ito
s
e
s
tán pre
s
ente
s
en cualquier flyback
r
eal, y a
f
ectande un nivel igual a la suma del
v
oltaje
de salida
r
e
f
lejado V
OR
y el voltaje de
ent
r
ada V
IN
baja a un nivel igual
V
IN
solo. Esta t
r
ansición excita el
ci
r
cuito tanque
r
esonante
f
o
r
mado
operación e
s
analizado a continuación [3].po
r
la capacitancia pe
r
dida
y
la in-
ductancia del p
r
ima
r
io pa
r
a crear
una
f
o
r
ma de onda oscilato
r
ia, la cual
pe
r
siste hasta que el topswitch se
E
s
ta energía di
s
ipada e
s
proporcional al cuadrado del voltaje en las ca
-
ene
r
giza de nuevo. Esta
f
o
r
ma de
pacitancia
s
pará
s
ita
s
.
P
or cau
s
a de e
s
te efecto, g
r
andes valo
r
es de capa
-
onda “modula” el voltaje sobre y la
citancia pará
s
ita p
u
eden dramáticamente bajar la e
f
iciencia de la
f
uentecantidad de ene
r
gía almacenada
dent
r
o C
OSS
y C
XT
, dete
r
minando
las pe
r
didas de ene
r
gía cuando el
dido, pue
s
to que el tran
s
formador no ha almace
n
ado la ene
r
gía, y el valo
r
topswitch se enciende al comienzo
inicial de la
s
alida de corriente en el
s
ecundari
o
es ce
r
o
[
3
]
.del p
r
óximo ciclo
[
3
]
.
En el
s
egundo intervalo (2) de operación, el topswitch se apaga. LaEn el modo de ope
r
ación co
n
tinua,
ener
g
ía almacenada en el campo magnético del t
r
ans
f
o
r
mado
r
du
r
ante ellos mismos elementos pa
r
ásitos están
intervalo previo e
s
ahora tran
s
ferida al circuito
s
ecunda
r
io. Un p
r
oblema quep
r
esentes como en el modo
d
iscon-
tinuo. Y se añadi
r
an, los aspectos no
ideales de la ca
r
acte
r
ística del recti-
F
i
g
u
r
a
8
C
on
v
e
r
t
i
do
r
f
l
y
b
a
c
k
r
e
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l
d
e
f
o
r
ma
s
d
e
ond
a
s
-
m
odo
con
t
i
nuo
[
3
]
de
r
uptu
r
a nominal
[
3
]
.
72
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la
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ecomunic
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ciones de Cub
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S.
A
.
C
o
n
c
l
u
s
i
o
n
e
s
ver
s
o (t
rr
) debido a que lo
s
porta-
dore
s
minoritario
s
de carga deben
(
t
rr
) e
s
a
s
ociado con el pico de co-
rriente de recuperación inver
s
a
ción de e
s
ta co
r
riente de pico de-
pende de la velocidad del diodo.
rápido
s
(t
rr
< 50 n
s
). Utilizar dio-
do
s
má
s
lento
s
originaría una pe-
La
s
forma
s
de onda
s
en la opera-
ción no ideal del convertidor flyback
en modo continuo
s
e mue
s
tra en la
figura 8. Durante el (1) intervalo de
operación, el top
s
witch
s
e enciende
mientra
s
la corriente e
s
tá aun circu-
lando en el enrollado
s
ecundario del
t
r
an
s
formador. E
s
to
s
ignifica que el
voltaje de drenaje para el in
s
tante
que enciende e
s
igual a la
s
uma del
voltaje de entrada y del voltaje
s
e-
cundario reflejado al revé
s
a travé
s
f
icador a la
s
alida que
s
e tornan im-de la relación de vueltas del t
r
ans
f
o
r
mado
r
. Esto p
r
oduce una disipación de
portante. Un rectificador ideal nopotencia más alta en el encendido del topswitch que en el modo di
s
continuo,
tiene caída de voltaje en conducción,debido a una ene
r
gía adicional almacenada en las capacitancias pa
r
ásitas del
y conmuta infinitamente rápido. Uncircuit
o
p
r
ima
r
io. Además, la co
rr
iente en la inductancia de
f
uga secundaria
diodo real tiene una caída finita dedebe
s
e
r
desca
r
gada antes que la salida secunda
r
ia pueda se
r
apagada. Esto
voltaje en conducción, y toma un
s
e deriva en una co
rr
iente de encendido solapada, mient
r
as la rampa de
tiempo finito en apagar
s
e. La unióncorriente po
r
el secunda
r
io baja y la
r
ampa de co
rr
iente po
r
el p
r
imario sube.
PN del diodo tiene un tiempo deUna vez que la inductancia de
f
uga po
r
el secunda
r
io es descargada, el
recuperación fi
n
ito en
s
entido in-rectificado
r
de salida D2 es inve
r
samente
r
e
f
e
r
enciado, y los po
r
tadores de
carga en la unión del diodo son
r
epuestos,
r
esultando en un pico de corriente
recuperado en sentido inve
r
so que es
r
e
f
lejado en el p
r
ima
r
io y aparece para
pa
s
ar rápidamente de
s
de la unión porguiar el bo
r
de de la
f
o
r
ma de onda de la co
rr
iente del p
r
ima
r
io. Dependiendo
el voltaje inver
s
o aplicado ante
s
quede la
s
ca
r
acte
r
ísticas de los diodos, este pico de co
rr
iente inicial puede ser
la unión del diodo pueda invertir lacomparable en amplitud o más alto que el valo
r
f
inal de la co
rr
iente primaria.
polarización y c
o
nmutar al e
s
tado deLo que puede
r
esulta
r
una ope
r
ación
f
alsa del ci
r
cuito de p
r
otección por
apagado. En el caso del diodo
S
chottky,límite de co
rr
iente. El topswitch pe
r
mite const
r
ui
r
el bo
r
de de ataque del límite
e
s
te tiempo de recuperación finitode corriente en vacío pa
r
a p
r
eveni
r
el pico de co
rr
iente inicial de un disparo en
e
s
originado por la capacitancia defal
s
o del ci
r
cuito de p
r
otección que limita la co
rr
iente
[
3
]
.
u
n
ión. El tiempo de recuperaciónCuando el topswitch se apaga, ope
r
ando en modo continuo, es similar
al modo discontinuo. La co
rr
iente secunda
r
ia y p
r
ima
r
ia experimentan
una región de solapamiento causado po
r
los e
f
ectos de la inductancia de
que per
s
i
s
te ha
s
ta que el diodo
s
ela fuga del t
r
ans
f
o
r
mado
r
.
S
e eleva el pico de
f
uga en el p
r
imario de la
apaga. El pico
d
e corriente provo-mi
s
ma
f
o
r
ma que en el modo de ope
r
ación discontinua. El voltaje del
ca una di
s
ipación de potencia endrenaje a la
f
uente sube a la suma del voltaje de suminist
r
o de entrada y
s
entido inver
s
o a la
s
alida del rec-el voltaje de salida
r
e
f
lejado
r
eg
r
esa a t
r
avés de la
r
elación de vueltas del
tificador, y las carga
s
bajan eltran
s
fo
r
mado
r
.
S
emejante al modelo del modo discontinuo, el voltaje
top
s
witch durante
s
u tran
s
iciónreflejado se mantiene hasta que el topswitch se enciende de nuevo, así,
de encendido. La amplitud y dura-no hay inte
r
valo
(
3
)
donde el voltaje secunda
r
io
r
e
f
lejado cae a cero [3].
Para fuente
s
de alimentación a 100 kHz,La tecnología topswitch compa
r
ada con los componentes M
OSF
ET
so
n recomendado
s
diodo
s
ultradi
s
cretos y cont
r
olado
r
es o auto oscilado
r
es en las solucione
s
de con-
mutado
r
es conmutados puede
r
educi
r
el costo total, la cantidad de
componentes, el tamaño y el peso, a la vez que inc
r
ementa la e
f
iciencia y
rdida en la eficiencia debido a unla fiabilidad del sistema.
exce
s
o de di
s
ipación en la po-La topología flyback mantiene sus ventajas pa
r
a los niveles de
tencia de recuperación en
s
entidopotencia hasta 100 W o salidas de co
rr
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