Optimización con convertidores de Vicor
Los convertidores CC-CC de Vicor brindan ventajas únicas al aprovechar la conmutación de voltaje cero (ZVS), la conmutación de corriente cero (ZCS) y la operación de alta frecuencia para mejorar la eficiencia del diseño del filtro.
Estas tecnologías minimizan las pérdidas de conmutación y las interferencias electromagnéticas (EMI), lo que permite el uso de filtros de entrada y salida más pequeños y compactos en comparación con los convertidores tradicionales basados en modulación de ancho de pulso (PWM).
La elevada frecuencia de conmutación, generalmente en el rango de megahercios, reduce el tamaño de los componentes del filtro, como condensadores e inductores, necesarios para cumplir con los requisitos de EMI. Y así, todo esto da como resultado una red de suministro de energía más eficiente en el espacio, lo que es particularmente ventajoso en aplicaciones aeroespaciales donde el tamaño y el peso son limitaciones críticas.
El análisis de los efectos de la impedancia de la fuente en la estabilidad del convertidor CC-CC destaca la importancia de integrar el análisis de CA en el dominio de la frecuencia y el análisis transitorio en el dominio del tiempo para ofrecer un rendimiento robusto y confiable en condiciones de operación exigentes.
Al combinar el análisis de CA, que aprovecha el criterio de estabilidad de Middlebrook para garantizar la separación de impedancia, con el análisis transitorio, que captura la dinámica no lineal de cargas de potencia constantes y eventos transitorios, los ingenieros pueden abordar de manera integral los desafíos de estabilidad planteados por la impedancia de la fuente, los filtros de entrada y las redes de distribución de energía del mundo real.
La optimización estratégica de los componentes del filtro mitiga los picos resonantes y las oscilaciones inducidas por transitorios, equilibrando la estabilidad, la eficiencia y el rendimiento térmico.
Este enfoque de doble dominio permite a los ingenieros diseñar convertidores CC-CC con filtros que superan los estándares estrictos, como MIL-STD-461 y MIL-STD-704, lo que evita fallas catastróficas en aplicaciones de misión crítica, desde sistemas aeroespaciales de alta potencia hasta electrónica de consumo compacta.
Así, al adoptar esta metodología, los diseñadores pueden minimizar las iteraciones costosas, mejorar la confiabilidad del sistema y satisfacer con confianza las demandas cambiantes de la electrónica de potencia moderna.
Referencias
[1] MIL-STD-461G: Requisitos para el control de las características de interferencia electromagnética de subsistemas y equipos, U.S. Department of Defense, Dec. 2015.
[2] MIL-STD-704F: Características de la energía eléctrica de aeronaves, U.S. Department of Defense, Mar. 2004.
[3] M. Panizza, “Impedancia de la fuente de entrada y sus efectos en el rendimiento y las características del convertidor CC-CC,” Vicor Corporation, Andover, MA, USA, White Paper, Rev 1.0, Jan. 2022. https://www.vicorpower.com/documents/whitepapers/wp-input-source-impedance-DC-DC-VICOR.pdf
[4] DCM Guía de diseño para ChiP, Vicor Corporation, Andover, MA, USA, Rev 1.5, Mar. 2025. https://www.vicorpower.com/documents/design_guides/DG-DCM-Design-Guide-VICOR.pdf
[5] R. D. Middlebrook, “Consideraciones sobre el filtro de entrada en el diseño y la aplicación de reguladores de conmutación,” desde Proc. IEEE Ind. Appl. Soc. Annu. Meeting, Chicago, IL, USA, Oct. 1976, pp. 366–382.
Notas:
- LTspice es una marca comercial registrada de Analog Devices.
- Vicor es una marca registrada de Vicor Corporation.
- DCM y ChiP son marcas comerciales de Vicor Corporation.
