Electgpl Electrónica: 2019

Esta nota es complemento del vídeo que se encuentra mas abajo,
Se mostrara el circuito, ecuaciones y un oscilograma de ejemplo para fuentes DC DC en modo discontinuo de funcionamiento DCM.

El objetivo principal de este proyecto es obtener una fuente de alimentación aislada, se puede elevar, reducir e invertir la tensión de salida según sea necesario, pero en este caso ingresan 5V y obtienen 5V de salida, es una fuente 1:1 aislada, muy útil cuando se utilizan circuitos aislados como interfaces de datos, amplificadores aislados, optoacopladores, etc...

El modo de funcionamiento discontinuo DCM (Discontinuous-Conduction Mode):

En DCM, un ciclo de conmutación se compone de tres intervalos.

Los dos primeros son iguales a CCM, donde la energía es almacenada en el inductor durante el tiempo de encendido del interruptor, y transferido a la carga durante el tiempo de apagado del interruptor.

En DCM, sin embargo, toda la energía es transferida del inductor a la carga durante este segundo intervalo.

El tercer intervalo comienza cuando la energía en el el inductor está agotada

En DCM, la corriente del inductor llega a cero y se mantiene por un periodo de espera IDLE.

En CCM, la corriente del inductor nunca llega a cero.

El circuito:

Ecuaciones:

En esta nota traeré un amplificador de audio en Clase D realizado completamente con componentes discretos, si bien no es lo mas recomendable, la idea de este proyecto es netamente educativa para comprender el funcionamiento de un amplificador Clase D y montar un pequeño circuito experimental que funciona correctamente con una potencia reducida (también una tensión y corriente reducida, en nuestra practica el consumo de fuente ha sido menor a los 500mW - 5.5V).
Este circuito podríamos dividirlo en dos bloques:
1) El generador de diente de sierra
2) El comparador
En base a estos dos bloques generaremos una salida PWM
Básicamente y resumiendo un poco todo, no es mas que un generador PWM de ciclo de trabajo variable en función a la tensión de entrada (en este caso el audio).
Entonces si logramos modificar el ciclo de trabajo con el audio, entonces tenemos todo resuelto ya que luego el PWM sera aplicado a una etapa de potencia capas de alimentar un pequeño parlante.
Podremos ver en el vídeo que la generación de PWM y la variación del ciclo de trabajo dependiente del audio es correcta, por ende el rendimiento y potencia de salida son trabajo de la etapa de potencia (driver FET, MOSFET de salida y circuito LC), es decir, si contamos con un buen driver FET casi que tendríamos todo resuelto pero en este caso no tengo ninguno por ello he utilizado el 4011 como inversor para mejorar un poco la señal, entonces desde aquí es donde veremos que la potencia de salida no es muy grande, pero es solo por este motivo.

El circuito propuesto posee como generador de PWM un 555 para generar una señal diente de sierra que se logra mediante una fuente de corriente constante en base al transistor PNP, esta fuente de corriente constante cargara el capacitor forzando la curva del mismo a que sea una recta. De esta manera obtendremos una buena señal de diente de sierra.
Luego nos encontramos con el comparador donde usaremos un LM393 pero podría ser cualquier otro comparador (Recomiendo que sea un comparador y no un amplificador porque la velocidad de respuesta es mucho mayor en el comparador).
De esta manera nos quedara la entrada no inversora donde ingresaremos el audio, que por un problema de niveles de tensión hemos amplificado un poco con el LM386 (pero esto depende de que nivel de amplitud ingresen), Al mismo tiempo tenemos un potenciometro de ajuste de "offset" para la señal de entrada.
Con este potenciometro le diremos al circuito que tan arriba o abajo se encuentra la señal de audio en el comparador, esto nos dará como resultado mas o menos variación en el PWM lo cual influye directamente en el nivel de señal PWM de salida y por ende en el recorte de la señal de audio produciendo una posible distorsión. Se recomienda ajustar este potenciometro al mismo momento en el que se esta reproduciendo audio para realizar el ajuste audible.
Luego encontraremos un circuito digital 4011, son compuertas NAND, no es necesario que sean estas compuertas, en realidad solo necesitamos inversores o compuertas NOT, pero como tenia este integrado a mano convertí las NAND en NOT.
Esto es necesario por dos motivos, primero porque necesitamos una salida Q y otra !Q (negada), entonces de aquí la utilidad de estas compuertas, pero a su vez también nos servirá como "driverFET" de bajo costo, aunque no reemplaza un verdadero driverFET pero funciona.
Luego de estos, directamente tenemos la salida TotemPole con los dos NMOS de potencia (no es necesario que sean de potencia, realmente no calientan ni consumen mucha corriente).
Por ultimo tendremos el filtro LC que podremos calcular en función de la frecuencia del 555.
En mi caso el 555 se encuentra oscilando a unos 42kHz

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