Convertidor Push Pull

Convertidor PUSH PULL

El convertidor Push Pull es un convertidor que hace uso de un transformador para tener aislamiento entre la tensión de entrada y la tensión de salida. Posee además una inductancia magnetizante propia del transformador que como tal no es un parámetro de diseño. El diagrama de este convertidor se puede ver en la figura 1:

Figura 1

Para analizar este circuito, para cada devanado del primario del transformador incluiremos las inductancias magnetizantes propias del transformador. Adicional mentehacemos uso de la teoría del punto para transformadores para indicar polaridades de tensión y direcciones de las corrientes. Suponemos además que los transistores son activados por tensiones que están desfasadas entre si un ángulo de 180° y el ciclo útil de conmutación de cada transistor no puede llegar a ser mayor de 0.5, como se aprecia en la figura 2:

Figura 2

Para realizar este análisis asumiremos las siguientes condiciones:

1. Los diodos y transistores de potencia son interruptores ideales.

2. Los efectos capacitivos e inductivos de diodos y transistores son cero.

3. El modelo del transformador solo incluye las inductancias magnetizantes y el transformador ideal, los demás elementos son despreciados.

4. Los elementos pasivos son componentes lineales, invariables en el tiempo e independientes de la frecuencia.

5. La impedancia de salida de la fuente de alimentación es cero tanto para componentes en DC y AC.

6. El circuito es simétrico.

7. El convertidor opera en estado estacionario y en modo continuo.

8. El condensador de salida es muy grande debido a que la tensión de salida es una constante.

Para el análisis comenzaremos dividiendo la operación del convertidor en cuatro ciclos de tiempo:

• Intervalo entre 0 < t < DT:

El circuito obtenido es el que se aprecia en la figura 3, donde se han incluido todas las condiciones anteriormente mencionadas. En este periodo el transistor S1 y el diodo D1 están encendidos, mientras que el transistor S2 y el diodo D2 están apagados:

Figura 3

La tensión a través de la bobina superior del primario y la inductancia magnetizante del mismo es:

Mientras que por efecto del transformador, la tensión en la bobina inferior y la inductancia magnetizante de la misma es igual a:

Se tiene además que en la bobina superior del secundario la tensión es igual a:

Mientras que en la bobina inferior del secundario la tensión es:

La tensión sobre el transistor S2 es igual a:

Mientras que en el diodo D2, se obtiene una tensión igual a:

El voltaje de entrada del filtro pasabajo de salida es igual a:

Y el voltaje sobre el inductor L de la salida es:

La corriente sobre la inductancia superior del secundario, el diodo y el inductor se calcula así:

El valor pico de la corriente se obtiene en t = DT, luego el valor pico de la corriente es:

El cual también es el mismo valor de la variación de corriente del inductor si la corriente inicial de cada periodo es la misma que la final de cada periodo.

• Intervalo entre DT < t < T/2:

En este tiempo, ambos transistores están apagados mientras que ambos diodos están encendidos debido a los cambios de tensión en los devanados y porque la inductancia L de salida polariza los diodos para mantener continuidad en la corriente. El circuito equivalente se aprecia en la figura 4:

Figura 4

Las corrientes a través de los secundarios son iguales en magnitud pero diferente en dirección, obteniendo un flujo magnético resultante igual a cero sobre el núcleo. Los voltajes a través de las bobinas del transformador son:

Y las corrientes a través de los inductores magnetizantes son:

Las tensiones sobre los transistores es igual a:

Mientras que la tensión en el inductor de salida L es:

En este intervalo la corriente del inductor esta expresada por la integral:

La variación de corriente es igual a:

Y las corrientes a través de los diodos son:

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