SOLUCIONARIO DE LOS PROBLEMAS

CONVERTIDOR REDUCTOR:6.1) Cual es la relacin Vo/Vs y la eficiencia del convertidor lineal descrito en la Seccin 6.1Vo/Vs=(Vs+Vce)/VsLa eficiencia del convertidor lineal esta dado al consumo del transistor, este acta como resistencia variable, la eficiencia va de la mano del valor del transistor.6.2) una fuente de continua debe reducir el nivel de tensin de una fuente de 100V a 30V. La potencia de salida es 100W.a) Determine el rendimiento del convertidor lineal de la figura 6.1 cuando lo utilicemos en esta aplicacin.b) Cunta energa se pierde en el transistor en un ao?c) Cunto cuesta la energa perdida en un ao

a) Vs=100Vo=30Vce=70Rendimiento en funcin del consumo del transistor, el rendimiento es de 0.3b)

Perdida en el transistor:

b) Perdida en dinero, el costo del KW/hora es 0.38 :

6.4) El convertidor reductor de la figura presenta los siguientes parmetros

, , , , La frecuencia de conmutacin es de 25 KHz. Determine:a) La tensin de salida b) Las corrientes mximas y mnimasc) El rizado de la tensind) SOLUCION:La tensin de salida ser:

La corriente mxima

La corriente mnima

Rizado de la tensin de salida

6.5) El convertidor reductor de la figura presenta los siguientes parmetros

, , , , La frecuencia de conmutacin es de 50 KHz. determine:a) La tensin de salida b) Las corrientes mximas y mnimasc) El rizado de la tensin de salida

SOLUCION:La tensin de salida ser:

La corriente mxima

La corriente mnima

Rizado de la tensin de salida

6.6) El convertidor reductor de la figura presenta una entrada de 50V y una salida de 25V. la frecuencia de conmutacin es de 10KHz y la potencia de salida es de 125W.

a) Calcule el ciclo de trabajob) Calcule el valor de la inductancia que limite la corriente de pico en la bobina a 6.25Ac) Calcule el valor de la capacidad que limite el rizado de la tensin de salida a un 0.5%.

SOLUCION:

PARAMETROS

Ciclo de trabajo:

La corriente en el inductor ser:

La inductancia ser:

Para un rizado de:

La capacitancia ser:

6.3) Un convertidor reductor presenta una entrada de 60V y una salida de 25V . la resistencia de la carga es de 9, la frecuencia de conmutacin es de 20kHz, L=1mH y C=200F.a) Calcule el ciclo de trabajo

b) Calcule la corriente media, de pico y eficaz de la bobina

c) Calcule la corriente media de la fuente

6.4) El convertidor reductor de la figura presenta las tensiones Vs=30V y V0=20V y una frecuencia de conmutacin de 40kHz. La potencia de salida es de 25W. determine el tamao de la bobina para que la corriente mnima sea el 25% de la corriente media en la bobina.

SOLUCION:

a) Tamao de la bobina si:

Calculando el ciclo de trabajo:

La potencia absorbida por la carga es igual a la entregada por la fuente, entonces calculamos la corriente de salida que ser igual a la corriente media de la bobina

Por dato del problema:

Tambin sabemos que:

Para lo cual reemplazando obtenemos:

6.5) Un convertidor reductor presenta una tensin de entrada que vara entre 50 y 60 V y una carga que vara entre 75 y 125 W. La tensin de salida es 20 V. Calcule la inductancia mnima que proporcione corriente permanente en todos los modos de operacin para una frecuencia de conmutacin de 20 kHz.

SOLUCIN:

Para que L sea mnimo debemos trabajar con los siguientes datos:

6.6) Disee un convertidor reductor de manera que la tensin de la salida sea 28V cuando la entrada sea 48V. el valor de la carga es de 8 y la corriente en la bobina es permanente. El rizado de la tensin de salida no deber superar el 0.5%. especifique la frecuencia de conmutacin y el valor de cada uno de los componentes.

PARMETROS:

El rizado de la tensin ser:

Elegimos arbitrariamente una frecuencia mayor a los decibeles de la radio:

Calculando el ciclo de trabajo:

Sabemos que:

Entonces reemplazando datos:

El valor de la bobina ser un 25% mayor a la mnima para que la corriente en la bobina sea permanente

El valor de la capacitancia ser:

6.7) Especifique el valor de la tensin y de la corriente para cada uno de los componentes del diseo del problema anterior

SOLUCION:

La corriente media en la bobina:

La corriente pico en el condensador:

La corriente eficaz en el condensador:

Tensin mxima en el diodo:

Tensin en la bobina cuando esta cerrado:

Tensin en la bibona cuando esta abierto:

La tensin que tolera el condensador:

6.8) Disee un convertidor reductor que produzca una salida de 15V a partir de una fuente de 24V. el valor de la carga es de 2A, y la corriente en la bobina es permanente. especifique la frecuencia de conmutacin y el valor de cada uno de sus componentes suponiendo que son ideales

DATOS:

Calculamos la resistencia de la carga por la Ley de Ohm:

Calculando el ciclo de trabajo:

Tomamos arbitrariamente el valor de la frecuencia que ser:

La inductancia mnima ser:

Para que la corriente en la bobina sea permanente:

6.9) Disee un convertidor reductor que presente una salida de 12V a partir de una entrada de 18V. la potencia de salida es de 10W. el rizado de la tensin de salida no deber superar los 100mV pico a pico. Especifique el ciclo de trabajo, la frecuencia de conmutacin y los valores de la bobina y el condensador. Suponga que la corriente en la bobina es permanente y que los componentes son ideales.

PARAMETROS:

El rizado de la tensin ser:

La frecuencia arbitraria ser:

El ciclo de trabajo ser:

La resistencia de la carga:

La inductancia mnima:

La inductancia para la corriente permanente:

La capacitancia ser:

CONVERTIDOR ELEVADOR

6.15) El convertidos de la figura presenta los siguiente parmetros

a) La tensin de salida:

b) La corriente media:

Calculando la corriente mxima y minima:

Corriente mxima:

Corriente mnima:

c) El rizado de la tensin de salida:

d) La corriente media en el diodo es

6.16) Un convertidor elevador presenta una entrada de 5V y una salida de 20W a 15V. la corriente mnima en la bobina no debe ser menor que el 50% de la media. El rizado de la tensin de salida debe ser menor que un 1%. La frecuencia de conmutacin es de 30KHz . determine el ciclo de trabajo y el valor mnimo de la bobina y el valor mnimo del condensador.

PARAMETROS:

Donde:

Calculando el ciclo de trabajo:

Calculando la resistencia de la carga:

La corriente media ser:

Por dato la corriente mnima ser:

Pero tambin:

Calculando la capacitancia:

6.17) Dibuje la corriente en la bobina y en el condensador del convertidor elevador del problema 10. Determine los valores eficaces de etas corrientes.

El parmetro D:

Los valores eficaces sern:Capacitor:

Inductor

6.18) Disee un convertidor elevador que presente una salida de 36V utilizando un generador de 24V. la carga es de 50W. el rizado de la tensin de la salida deber ser menor del 0.5%.especifique el ciclo de trabajo la frecuencia de conmutacin, el tamao de la bobina y el valor eficaz. suponga que la corriente es permanente y que los componentes son ideales.

PARAMETROS:

La frecuencia arbitraria que se toma es:

Donde:Calculando el ciclo de trabajo:

Calculando la resistencia de la carga:

La corriente media ser:

Por dato la corriente mnima ser:

La corriente eficaz ser:

6.20) El convertidor elevador de la figura presenta los siguientes parmetros y la frecuencia de conmutacin es = 40 KHzHallar:a) determine la tensin de salidab) determine la corriente media, mxima, mnima de la bobina.c) Determine el rizado de tensin de la bobina.Parmetros: figura:

Solucin:a)

b)

c)

6.21) Dibuje la corriente en la bobina y en el condensador del convertidor reductor elevador del problema 6.20 determine los valores eficaces de estas corrientes.

6.22) En el convertidor elevador de la figura anterior presenta las siguientes

Tensiones y y una resistencia de carga de 10 ohms si la frecuencia de conmutacin es de 60KHz.a) determine la inductancia de manera que la corriente mnima sea un 40% de la media.b) Determine la capacidad necesaria para limitar el rizado de la tensin de salida a un 0.5%a) hallando el ciclo de trabajo D

Del dato tenemos

Hallando la inductancia

Hallando la capacidad

6.23) Disee un convertidor reductor elevador que entregue una carga de 75W a 50v utilizando una fuente de 40v el rizado de salida no debera ser superior al 1%, especifique el ciclo de trabajo, la frecuencia de conmutacin, el tamao de la bobina y del condensador.Solucion: Hallando la resistencia de la carga

Hallando el ciclo de trabajo

Nota: seleccionando una frecuencia de conmutacin de 25KHz superior al rango auditivo podemos encontrar la inductancia mnima para una corriente permanente.

Escogeremos entonces una inductancia mayor a igual a

Hallando la capacidad

6.24) Disee un convertidor CC-CC que produzca una salida de 15v utilizando un generador cuya tensin vare entre 12v y 8v. la carga de la resistencia es de 15 ohms.

Datos:

Hallando la variacin del ciclo de trabajo.

Hallando la variacin de la inductancia mnima. Para D = 0.55

Para D = 0.65

Entonces

ELECTRNICA INDUSTRIAL