Artículo técnico escrito por Michael Doherty, Vice Presidente de la división de productos de elevado voltaje, de XP Power en el que se tratarán los módulos estándar de alto voltaje para alimentación de equipos.
Cuando los diseñadores de sistemas de potencia se enfrentan con un requerimiento de fuente de alimentación de alto voltaje, tienen tres opciones básicas:
- Especificar, gestionar y subcontratar a una compañía externa una fuente custom a medida;
- Diseñar, gestionar y fabricar en sus instalaciones o en un montador; o
- La opción que les permita construir una fuente de alto voltaje sin tener que tratar con los diferentes retos que se le presenten, tan sólo utilizando y seleccionando módulos estándar de alto voltaje para cumplir con los requerimientos de potencia del sistema.
Este último enfoque de diseño puede ser realizado internamente por el diseñador del sistema o encargar a un fabricante de convertidores estándar de alto voltaje, la producción de todo el conjunto de potencia de alto tensión.
Los convertidores DC/DC de alto voltaje han cambiado la forma en que muchos fabricantes implementan y utilizan la alta tensión en sus equipos. Estos DC/DC estándar están miniaturizados para su montaje en PCB, encapsulados, y con muy bajo nivel de ruido, por lo que generan una salida de alto voltaje que es totalmente controlable, utilizando un circuito estándar de baja tensión.
Grupos de módulos estándar de alto voltaje
Los módulos DC/DC de alto voltaje se dividen, normalmente, en dos grupos específicos: los de salida proporcional y los de salida regulada.
Los modelos estándar de salida proporcional realizan una conversión de bajo coste, muy versátil, de DC a alto voltaje DC. La salida es directamente proporcional a la tensión de entrada, con una muy buena gama de convertidores posibles y ofreciendo una salida proporcional en un amplio rango de entrada de 0,7 V a la entrada máxima. Esencialmente, la salida DC de alto voltaje se controla variando la tensión de entrada como un transformador DC de alta tensión. Otras opciones incluyen una conexión central para dar una salida positiva y otra negativa y con un módulo de bajo coste. Algunos módulos con salida proporcional ofrecen aislamiento de la salida respecto a la entrada DC, permitiendo generar salidas positivas y negativas desde el mismo módulo, y permitiendo también que la salida de alta tensión se pueda compensar según se requiera en algunas aplicaciones.
Las aplicaciones que requieran un control estricto sobre una amplia entrada DC, como una de batería en una aplicación portátil, o sobre un amplio rango de la carga, requieren una solución de tensión DC regulada a alta tensión.
Los módulos regulados de tensión DC a DC de alta tensión, cuentan con un control externo de baja tensión, fácil, lineal y preciso, típicamente a través de una entrada de control 0-5 V . Proporcionan una salida estable, de bajo nivel de ruido y alta tensión sobre el rango de la carga y voltaje de entrada especificado, totalmente programable de 0 al 100% de la tensión de salida nominal, a través de la entrada lineal de control de baja tensión. Otras características adicionales incluyen tensión de nivel de señal, monitores de corriente y salidas de referencia, que se conectan fácilmente con el circuito estándar de baja tensión.
El enfoque alternativo al módulo regulado, particularmente cuando se requiere o es deseable el aislamiento entrada-salida, es tomar un módulo proporcional estándar e implementar un circuito de control externo y monitorizar el voltaje de salida, compensando los cambios de carga, ya sea ajustando la entrada de control o ajustando la entrada al módulo mismo, utilizando una etapa prerreguladora de bajo coste y baja tensión. Generalmente, la ayuda para el diseño de estos controles la proporciona el fabricante del módulo.
Cuando se elige un sistema de alimentación distribuida, los diseñadores de sistemas de energía pueden simplemente “enchufar” un módulo pequeño de alta tensión y ubicarlo precisamente allá donde se requiera la fuente de alta tensión, eliminando la necesidad de una fuente de alimentación de alta tensión voluminosa, de montaje en chasis, o una fuente custom. Alternativamente, estos módulos estándar de alto voltaje en miniatura y versátiles, se pueden utilizar como subpartes para proporcionar soluciones a aquellas necesidades de energía centralizada a medida, que también puede incluir salidas de baja tensión para controles del sistema, sin los riesgos asociados al diseño de la etapa de potencia de alta tensión.
Los avances en la miniaturización de soluciones de alta tensión, junto con la amplia gama de convertidores DC/DC de alta tensión disponibles en el mercado, permiten a los diseñadores aprovechar y tomar ventaja al seleccionar módulos estándar de alto voltaje, que encajen con sus necesidades de potencia, con la seguridad de que ese convertidor de alta tensión esté certificado, verificado, que ha demostrado una fiabilidad y esté fácilmente disponible en el mercado.
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