DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN CONVERTIDOR REDUCTOR DE TENSIÓN (DC-DC BUCK) DE 300W Y BAJO COSTE CON SALIDA AJUSTABLE DE 1 A 30 V A PARTIR DE 48 Vdc

Abstract

[ES] El objetivo principal de este trabajo es el diseño y posterior implementación de un circuito electrónico de bajo coste que sea capaz de entregar una tensión variable, a partir de otra fija y de valor superior, con una potencia de 300W. La tensión de entrada será de 48V, la cual se puede obtener, entre otras formas, a partir de 4 baterías de 12 voltios en serie. Primero se realiza el cálculo de los condensadores de salida y del inductor de potencia. A continuación se diseña el sistema de control mediante Matlab. Una vez el control responde correctamente se continúa con el diseño del resto de componentes de potencia: transistor, diodo, redes de ayuda a la conmutación, driver de disparo y disipadores. Para comprobar el correcto funcionamiento, tanto eléctrico como térmico, se realizan diversas simulaciones en el software PSIM. Una vez conseguido todo esto, se continúa con el diseño de la parte de señal: reloj del sistema, implementación del control, sensor de tensión y sensor de corriente y circuitos de generación de todas las tensiones auxiliares necesarias. Concluido el diseño del convertidor se diseña la placa de circuito impreso y se envía para su fabricación. Por último, una vez ensamblado el convertidor, se realizan diversos ensayos en el laboratorio, comprobando así su correcto funcionamiento y que se satisfacen todas las especificaciones de diseño.

[EN] The main objective of this work is the design and subsequent implementation of a low cost electronic circuit that is capable of delivering a variable voltage, starting from a fixed and higher value, with a power of 300W. The input voltage will be 48V, which can be obtained, among other forms, from 4 batteries of 12 volts in series. First the output capacitors and the power inductor are calculated. Next, the control system is designed using Matlab. Once the control responds correctly, the design of the remaining power components continues: transistor, diode, switching aid networks, gate driver and heat sinks. To verify the correct operation, both electric and thermal, several simulations are carried out in the PSIM software. Once all this has been achieved, the design of the signal circuity continues: system clock, control implementation, voltage sensor and current sensor and generation circuits of all the necessary auxiliary voltages. Once the design of the converter is completed, the printed circuit board is designed and sent for its manufacture. Finally, once the converter has been assembled, several tests are carried out in the laboratory, thus verifying its proper operation and that all design specifications have been met.

[CA] L'objectiu principal d'aquest treball és el disseny i posterior implementació d'un circuit electrònic de baix cost que sigui capaç de generar una tensió variable, a partir d'una altra fixa i de valor superior, amb una potència de 300W. La tensió d'entrada serà de 48V, la qual es pot obtenir, entre altres formes, a partir de 4 bateries de 12 volts en sèrie. Primer es realitza el càlcul dels condensadors de sortida i de l'inductor de potència. A continuació es dissenya el sistema de control mitjançant Matlab. Un cop el control respon correctament es continua amb el disseny de la resta de components de potència: transistor, díode, xarxes d'ajuda a la commutació, controlador de la porta i dissipadors. Per a comprovar el correcte funcionament, tant elèctric com tèrmic, es realitzen diverses simulacions en el programa PSIM. Un cop aconseguit tot això, es continua amb el disseny de la part de senyal: rellotge del sistema, implementació del control, sensor de tensió i sensor de corrent i circuits de generació de totes les tensions auxiliars necessàries. Conclòs el disseny del convertidor es dissenya la placa de circuit imprès i s'envia per a la seva fabricació. Finalment, un cop muntat el convertidor, es realitzen diversos proves al laboratori, comprovant així el seu correcte funcionament i que es satisfan totes les especificacions de disseny.