Diseño y ensaño de un Modulador de Anchura de Pulso Integrado

Objetivos:

Modular el ancho de pulso para regular la potencia q se le entrega a la carga.

Marco Teórico:

Tomamos como ejemplo regular la velocidad de un motor DC, para esto se necesita un voltaje variable DC de la fuente de alimentación. Sin embargo si usamos un motor de 12 V y se conecta la alimentación, el motor empezará a aumentar su velocidad: los motores no responden inmediatamente, necesitan un pequeño intervalo de tiempo para alcanzar su velocidad máxima. Si apagamos la alimentación en algún momento antes de que el motor alcance su velocidad máxima, notaremos una disminución de esta. Si encendemos la alimentación y apagamos inmediatamente, el motor tomará una velocidad comprendida entre cero y velocidad máxima. Esto es exactamente lo que hace un controlador de PWM, alimenta el motor suministrándole una serie de pulsos. Para controlar la velocidad del motor se varía (modula) la anchura de los pulsos – Modulación de Anchura de Pulsos.

DC NO REGULADA

Circuito de control

El control se realiza a través de un modulador de anchura de pulsos, para ello se utiliza el circuito integrado LM3524. Su función consiste en proporcionar un pulso rectangular de duración programable y frecuencia fija. El diagrama de bloques interno del lm3524 puede verse en la siguiente figura.

Un Oscilador Programable

Un oscilador programable genera un diente de sierra.

Modulación de Ancho de Pulso

Como su nombre indica, esta técnica consiste en generar pulsos de frecuencia determinada y hacer variar el ciclo de trabajo de los mismos (duty cycle). Para el caso de convertidores CC/CC, se obtiene dicha forma de onda mediante la comparación de

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una señal triangular de frecuencia fija con un nivel de tensión continua; dicho nivel de continua aporta la información de la referencia a conseguir.

Esta señal modulada PWM si se filtrase, se obtendría un valor medio proporcional a la referencia – onda moduladora – ya que el ancho de pulso de la misma es proporcional a la misma y para este tipo de forma de onda –cuadrada y de amplitud constante- el valor medio depende sólo del ciclo de trabajo: este es el principio de la modulación de ancho de pulso y del funcionamiento de los convertidores CC/CC conmutados PWM.Si ahora planteamos una referencia de tipo senoidal, cuya frecuencia sea notablemente menor que la de la triangular -portadora-, la tensión que obtendremos, una vez filtrada la onda modulada, será también senoidal, con mayor o menor contenido en armónicos de alta frecuencia; en la figura se puede observar un ejemplo de una onda PWM con referencia senoidal y su espectro en frecuencia.

Señal diente de Sierra

Simulación

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Características del Circuito Integrado LM3524

El LM3524 es de tensión de frecuencia fija de ancho de pulso con moduladores de regulador de circuito de control. El regulador opera en una frecuencia que es programada por el momento de una resistencia (RT), y un condensador de temporización (TC), la RT se establece una corriente de carga constante para la TC. Esto resulta en una rampa de voltaje lienal en la TC, que se alimenta a la comparación proporcionando un control lineal de la anchura del impulso de salida por el amplificador de error. El LM3524 contiene 5 Volt en el regulador que sirve de referencia, así como alimentar el circuito del LM3524 de control interno y también es útil en el abastecimiento de las funciones de apoyo externo. Esta tensión de referencia se reduce al exterior por un divisor de resistencia para proporcionar una referencia dentro del rango de modo común del amplificador de error o una referencia externa puede ser utilizada. La salida de la fuente de energía es detectada por una red de resistencia divisor de segundo para generar una señal de realimentación en el amplificador de error. La tensión de salida del amplificador se compara con la rampa de voltaje lineal en la TC. El pulso modulado resultante de la comparación de alta ganancia es de dirección de la salida del transistor pase adecuado (Q1 o Q2) por el pulso de la dirección asistida flip-flop, que es alternar de forma sincrónica por la salida del oscilador.

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Otros circuitos que utilizan el LM3524

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