ppi 201502ZU4659
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ISSN 0254-0770 / Depósito legal pp 197802ZU38
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
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DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA
REVISTA TÉCNICAREVISTA TÉCNICA
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interés Cultural desde 2001
Fecha de Construcción:
1954-1958
Diseño: Arquitecto Carlos Raúl
Villanueva, con elementos
novedosos de adaptación
climática.
Policromía de la obra: Artista
Zuliano Victor Valera.
VOL.42 MAYO - AGOSTO 2019 No.2
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, Mayo-Agosto, pp. 47-97
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, 54-63
Analysis of Multistage Pulsed Current Drivers for Solid State
Lighting Devices
C. Alvarez
Prof. Jubilado, Escuela de Ingeniería Eléctrica, Facultad de Ingeniería, Universidad del Zulia, Maracaibo, C.P. 4001,
Venezuela.
https://doi.org/10.22209/rt.v42n2a02
Recepción: 12/06/2018 | Aceptación: 07/01/2019 | Publicación: 01/05/2019
Abstract
This article analyzes, through simulations, high brightness LED multistage pulsed current drivers used in solid state lighting.
and inductors, they have advantages over the switched power supplies, such as: simplicity, low cost, long life, high power
factor, surge protection and the possibility to be integrated on a chip; for the other hand, these drivers do not produce
electromagnetic interference. The methodology consists of modeling the power supply and LEDs or chips of LED (COB-
LEDs), which are switched according the changes in the line voltage. The results show that by using a number of stages of
equipment maximum percentage of harmonics.
Keywords: LED Lighting, LED drivers, power factor, IEC 61000.
Análisis de Fuentes de Alimentación Multietapas de
Corriente Pulsante para Dispositivos de Iluminación de
Estado Sólido
Resumen
En este artículo se analiza, por medio de simulaciones, fuentes de alimentación multietapas de corriente pulsante para
con 1 a 8 etapas de corriente pulsante. Como los circuitos no utilizan condensadores ni inductores, presentan ventajas con
respecto a las fuentes conmutadas, tales como: simplicidad, bajo costo, larga vida útil, alto factor de potencia, protección
contra sobretensiones y posibilidad de ser integrado en un chip; además no produce interferencia electromagnética. La
metodología utilizada consiste en modelar la fuente de alimentación y los leds o chips de leds (COB-LEDs), los cuales se
conmutan de acuerdo a los cambios del voltaje de línea. Los resultados muestran que al utilizar un número de etapas de
cual está referida al contenido máximo porcentual de armónicos en equipos de iluminación.
Palabras clave: Iluminación led, fuentes de alimentación led, factor de potencia, IEC 61000.
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, Mayo-Agosto, pp. 47-97
55Análisis de Fuentes de Alimentación Multietapas de Corriente Pulsante
Introducción
Los leds blancos de alto brillo han ido
desarrollándose y presentándose como una opción de
eficiencia energética para la iluminación en general. Las
ventajas de esta tecnología son evidentes: alta eficacia,
largo tiempo de vida útil, tamaño reducido, diversidad
de colores, entre otras [1 - 4]. Esto da a los leds un gran
número de aplicaciones, tales como: iluminación interior
y exterior, pantallas de televisión, automoción, luces
decorativas, semáforos, etc.
Por lo general, las fuentes de alimentación para
leds en la iluminación de estado sólido, consisten en un
circuito que produce una corriente continua constante
que está alimentada por un rectificador y una fuente
conmutada para la conversión DC a DC. Este tipo de
fuente, es común que tenga un bajo factor de potencia,
genere armónicos en la corriente de entrada y produzca
interferencia electromagnética [5]. Por otro lado, como las
fuentes conmutadas utilizan condensadores electrolíticos,
su funcionamiento es susceptible a que ocurran fallas, por
lo que suelen dañarse mucho antes de acabar la vida útil
de los leds que alimentan [6].
Otro tipo de circuito de alimentación para
la iluminación de estado sólido, consiste en fuentes
rectificadas que entregan tensión a un número
determinado de leds con una resistencia en serie, los
cuales son denominados AC-LEDs [7]. Este tipo de
circuito ha sido criticado porque produce efectos de
parpadeo (flicker). Para solucionar este problema, se le
puede colocar un condensador electrolítico después del
rectificador, el cual, estabiliza la corriente del arreglo
de leds. Sin embargo, este condensador reduce más el
factor de potencia, aumenta la distorsión armónica de
la corriente de entrada y acorta la vida de la fuente de
alimentación.
Hay otros esquemas de fuentes de alimentación,
uno de ellos consiste en la no utilización de inductores
ni condensadores, lo que significa que se reduce su
costo, y su vida útil es ilimitada [6, 8, 9]. Esta fuente de
alimentación está formada por varias etapas que producen
pulsos de corriente constante, las cuales conmutan los
grupos de arreglos de leds o chips de leds (COB-LED)
estratégicamente ubicados, de manera que, la corriente
del circuito se asemeja a la de una señal sinusoidal, ver
figura 1. Como en el circuito se aprovecha mejor el
voltaje de entrada, entonces se presentan características
muy favorables: reduce el índice de parpadeo, aumenta
el factor de potencia, mejora la eficiencia, reduce la
distorsión armónica en la corriente de entrada, elimina
las emisiones electromagnéticas y no usa condensadores.
Gráfico Intensidad vs. Ángulo en fuentes de
corriente pulsante de una y cuatro etapas.
Figura 1. Formas de ondas de intensidad en fuentes de
corriente pulsante para leds de una y cuatro etapas.
En este trabajo, se hace un análisis de este último
tipo de fuente de alimentación y su evaluación, mediante
simulaciones de los modelos matemáticos de los circuitos,
para los casos de 1 a 8 etapas. De esta manera se pude
hacer comparaciones de: eficiencia, factor de potencia,
estabilidad en la potencia de salida y contenido de
armónicos en las corrientes de entrada.
Desarrollo de las Ecuaciones de las Fuentes de
Alimentación para Leds
La curva característica de un arreglo de leds, se
puede aproximar a dos líneas rectas equivalentes a una
fuente de voltaje constante con una resistencia serie [3].
Sin embargo, se puede obtener un modelo más exacto, por
medio de una aproximación polinómica de segundo orden,
la cual se va a utilizar para los análisis de los circuitos de
este trabajo. El mecanismo de control de las fuentes de
corriente de cada etapa, ocurre al haber una resistencia
que detecta la corriente de un transistor MOSFET, que
puede ser realimentado en la compuerta por medio de un
transistor bipolar o un amplificador operacional [8, 5], ver
figura 2.
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56 Álvarez
La fuente de alimentación de corrientes
pulsantes, propuesta en este trabajo, es mostrada en
la figura 2, la cual presenta un circuito de conmutación
automática de cuatro etapas. Para empezar el análisis, se
considera que los leds representados en el circuito (LED1,
LED2, LED3 y LED4) son COB-LEDs o arreglos de leds.
En el momento inicial, cuando la tensión de línea es igual
a 0 V, los transistores Q1, Q4, Q7 y Q10 están en estado
de corte. Luego, la tensión rectificada se eleva, el voltaje
entre compuerta y fuente (VGS3) de Q3 se incrementa en la
misma proporción, al igual que en los terminales ánodo y
cátodo del LED1. La corriente IDS3 de Q3 es nula, hasta que
comienza a conducir el LED1; en ese momento empieza
a subir la IDS3 y la tensión en R4. Cuando el voltaje en R4
polariza la base de Q2, alrededor de 0,66 V, se reduce la
tensión de su colector, que a su vez alimenta la compuerta
de Q3 y comienza a detener el incremento de IDS3; en otras
palabras, se produce una realimentación de la tensión
en esa compuerta hasta conseguir un equilibrio cuando
la corriente IDS3 en Q3 es aproximadamente 0,66V/R4,
que es el valor de la intensidad de la primera fuente de
corriente del grupo y que enciende al LED1. Los valores
medio de las resistencias de fuente Rs (R8, R12, y R16),
respectivamente y los voltajes base emisor de Q5, Q8 y
Q11. El voltaje base emisor de los transistores bipolares
útil para reducir las corrientes de las etapas en caso de
calentamiento.
mas el LED2. En este momento, Q6 se enciende y actúa la
segunda fuente de corriente, que alimenta a LED1 y LED2
en serie ya que se desconecta Q3. Para los otros grupos
de fuente de corriente, se producen los mismos procesos
de conmutación de las fuentes de corrientes ocurre al
de onda de corriente similar a la sinusoidal, se deben
seleccionar los valores adecuados de las resistencias de
fuente Rs.
protección contra sobretensiones, ya que, si se eleva la
R13 y R14 apaga a Q12 y, con todos los demás MOSFETs
apagados, el circuito estará protegido hasta un valor de
tensión de línea igual al voltaje máximo de drenaje-fuente
el circuito no deja de funcionar, pero cuando hay una
sobretensión, se apagan los MOSFETs y se reduce el
consumo de potencia de la fuente de alimentación. De
todas formas, es recomendable colocar una protección
adicional formada por un fusible y un varistor en la
entrada del circuito.
En estas fuentes de alimentación, para poder
reducir la distorsión de la corriente de entrada, es
necesario aumentar el número de etapas de fuentes de
Figura 2. Fuente de alimentación de corriente pulsante de 4 etapas para un arreglo de leds.
La primera fuente de corriente se apaga cuando
la tensión del divisor formado por R1 y R2 alcanza la
suma del voltaje del diodo Zener D1 y el de la base emisor
de Q1, por lo que este se satura, reduce el voltaje VGS3
a casi 0 V y lo apaga. Se utilizan Zeners de 6,2 V, ya que
al de la unión base emisor, pero con signo contrario. El
divisor de tensión se calcula para apagar a Q3 cuando
LED1
corriente constante. Los valores de las corrientes de
cada etapa, ICSn
leds pueden ser determinados por medio de la siguiente
ecuación:
Donde n = 1, 2, 3… hasta el máximo número de etapas
de fuentes de corrientes m.
(1)
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57Análisis de Fuentes de Alimentación Multietapas de Corriente Pulsante
sumatoria y
El valor de VLEDn sigue una ecuación polinómica
de segundo orden que puede ser modelada según
constituyen los arreglos:
VBE ≈ 0,66 V son los voltajes de activación de
base-emisor de Q2, Q5, Q7…
R4, R8, R12… son las resistencias de detección de
corriente de cada etapa.
Para una fase igual a 0, la expresión del voltaje
de línea está dada por la ecuación 2:
Donde Vp es el voltaje pico de línea.
es la frecuencia angular (2f).
t es el tiempo.
El producto t es igual a , que es un ángulo que
se halla según la ecuación 3:
Donde: VP_Rect es Vp de la línea menos la caída de voltaje
de dos diodos del puente cuando conducen.
En este circuito, cada etapa de fuente de corriente
constante (CSn), conduce entre los ángulos n y n+1 hasta
llegar a /2 rad, y circulan por cada led, de acuerdo a la
COB-LED se aplica la ecuación 4:
(4)
Donde n es la etapa de la fuente de corriente y vale 1, 2…
hasta es el número total de etapas m.
Para una sola etapa (m = 1), desaparece la
Donde V0 es el valor de la fuente de voltaje equivalente
del led.
r1 y r2
aproximación cuadrática.
Por ejemplo, para un led Everlight de la serie 62-
227ET/KK7D, a partir de la curva dada por el fabricante
[10] y al hacer la aproximación por el método de mínimos
cuadrados, se cumple que: V0 = 2,5729 V; r1 = 4,9083 Ω y r2
= -10,5891 Ω/A.
Los ángulos de conmutación pueden
determinarse de acuerdo a la siguiente ecuación:
La potencia útil promedio total para todos los
leds se calcula con la ecuación 7:
La
consume el circuito de alimentación PCir, la cual se puede
determinar para la mitad de un período según la ecuación
8:
Donde vcir() es el voltaje de línea de la ecuación 2 con
= t:
(10)
El primer término de la ecuación 10 corresponde
al consumo aproximadamente resistivo del circuito
de polarización para los circuitos de conmutación y
de las compuertas de los MOSFETs, los otros términos
corresponden a los de cada fuente pulsante de corriente
constante (Si m es igual a 1, el término de la sumatoria no
se aplica). El consumo de la corriente de polarización es
bajo, ya que está constituido por: R4n-3 R4n-2 (240
R4n-1Dn (6,2V) y Q3n-2 (2N3904) con n igual 1,
2, 3…m, según el número total de etapas.
Para calcular la potencia total del circuito, se
aplica la integral de los valores de las corrientes constantes
por el voltaje de línea, en cada período de conducción y se
suman. También se suma la potencia consumida de
PP1:
(2)
(3)
(6)
(7)
(8)
(9)
(5)
La intensidad eléctrica del circuito para un
ángulo comprendido desde 0 hasta /2, cuando hay
una conmutación perfecta entre cada etapa de fuente de
corriente constante es:
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58 Álvarez
Donde k, es el índice que presenta el
valor de la corriente del pulso y k el ángulo cuando
comienza ese pulso, entonces, la corriente del circuito
se puede determinar según la ecuación:
Vak es el voltaje de conducción directa en un
igual a 0,7 V. La se calcula según la ecuación 14:
(11)
Como la corriente de polarización es
aproximadamente sinusoidal, la promedio es:
Al asumir que los voltajes de los diodos
potencia promedio PP1 es:
(14)
siguiente ecuación:
Como no hay desfase entre voltaje y corriente, el
factor de potencia se obtiene según:
Por el mismo hecho de no haber desplazamiento
de fase, para calcular la distorsión armónica total de la
corriente, se puede utilizar la siguiente ecuación [11]:
Finalmente, para calcular los valores de los
armónicos de la corriente, se determinan los armónicos
de un solo pulso y para formar la onda completa de la
corriente de entrada, se suma cada pulso, con diferente
ancho y amplitud. Debido a que la función de la corriente
es impar, entonces an = 0 para todo n. y como el pulso es
simétrico con respecto a /2, para cada pulso se cumple
que el armónico bn tiene un valor nulo si n es par. Entonces:
(19)
Parte Experimental
Para realizar las simulaciones, se utiliza el
modelo matemático de arreglos del led Everlight de
la serie 62-227ET/KK7D, ya que ofrecen una buena
2280 lúmenes respectivamente. En la tabla 1 se resumen
los valores, obtenidos en la simulación, de las fuentes de
alimentación de corriente pulsante alimentadas con 120
voltios.
total para las fuentes alimentadas con 120 V ± 10 V y 230
V ± 10 V.
En las tablas 2 y 3 se presentan los valores
obtenidos en las simulaciones de la relación porcentual de
los armónicos en fuentes de 120 V y 230 V respectivamente.
Potencia de Salida vs. Voltaje de línea a 120 V nominal
Figura 3. Potencia de salida de fuentes de corriente
pulsante de 120 V para leds.
Potencia de Salida vs. Voltaje de línea a 230 V nominal
Figura 4. Potencia de salida de fuentes de corriente
pulsante de 230 V para leds.
(12)
(13)
(15)
(16)
(17)
(18)
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, Mayo-Agosto, pp. 47-97
59Análisis de Fuentes de Alimentación Multietapas de Corriente Pulsante
Figura 5.
120 V para leds.
Figura 6.
230 V para leds.
Distorsión Armónica Total vs. Voltaje de línea a 120 V
nominal
Figura 7. Distorsión Armónica Total en fuentes de
corriente pulsante de 120 V para leds.
Figura 8. Distorsión Armónica Total en fuentes de
corriente pulsante de 230 V para leds.
Tabla 1. Resumen de los resultados de las simulaciones
para las fuentes de alimentación de corriente pulsante de
1 a 8 etapas y un voltaje nominal de 120 V.
Nº
Etapas 1 2 3 4 5 6 7 8
Nº leds
serie por
etapa
46 25 17 13 10 8 7 6
PSal
@
120 V 5,08 4,92 5,25 5,02 5,05 5,10 5,21 5,20
η120V (%) 86,3 79,0 83,0 85,6 86,1 85,4 86,8 86,3
THD120V
(%) 70,9 17,1 13,4 9,8 8,0 7,2 6,3 6,4
PF120V 0,818 0,976 0,991 0,995 0,997 0,998 0,998 0,998
PLed1
(W) 5,08 3,17 2,24 1,58 1,22 1,00 0,88 0,75
PLed2
(W) - 1,75 1,91 1,47 1,17 0,97 0,86 0,74
PLed3
(W) - - 1,10 1,24 1,08 0,93 0,83 0,73
PLed4
(W) - - - 0,73 0,93 0,86 0,79 0,70
PLed5 (W) - - - - 0,65 0,76 0,73 0,67
PLed6
(W) - - - - - 0,58 0,63 0,62
PLed7 (W) - - - - - - 0,49 0,55
PLed8 (W) - - - - - - - 0,44
R4 (Ω) 6,8 13 20 30 39 51 56 68
R8 (Ω) - 9,1 12 18 24 30 33 39
R12 (Ω) - - 9,1 12 16 20 24 27
R16 (Ω) - - - 10 13 16 18 22
R20 (Ω) - - - - 10 13 15 18
R24 (Ω) - - - - - 10 12 15
R28 (Ω) - - - - - - 10 12
R32 (Ω) - - - - - - - 10
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60 Álvarez
Tabla 2. Relación porcentual de armónicos con respecto a la fundamental a 120 V
Total de Etapas
PF
1
0,818
2
0,976
3
0,991
4
0,995
5
0,997
6
0,998
7
0,998
8
0,998
EN61000 -3-2
Total de leds 46 50 51 52 50 48 49 48 Clase C
Nº Armónico
|b3| (%) 59 4,2 0,8 0,6 0,6 1,1 1,6 1,3 30 x PF
|b5| (%) 7,8 6,5 2,2 2,7 1,4 2,6 2,7 3,4 10
|b7| (%) 21,1 9,0 3,6 1,1 0,7 1,9 2,0 2,6 7
|b9| (%) 17,0 11,5 5,6 1,9 3,0 1,8 0,8 0,1 5
|b11| (%) 3,2 0,8 0,3 0,6 0,2 1,8 1,2 1,6 3
|b13| (%) 13,8 7,3 3,0 3,5 0,5 0,8 0,4 0,0 3
|b15| (%) 7,3 3,5 6,2 3,0 2,7 0,8 0,5 0,4 3
|b17| (%) 6,9 3,2 0,2 1,2 1,2 1,4 0,5 0,9 3
|b19| (%) 9,8 0,5 3,1 1,1 0,2 0,4 0,2 0,0 3
|b21| (%) 2,0 5,4 2,8 3,8 2,6 0,7 1,4 0,4 3
|b23| (%) 6,3 3,6 3,7 1,2 1,0 2,1 0,8 0,8 3
|b25| (%) 6,1 0,4 0,8 1,1 1,5 0,0 0,6 0,2 3
|b27| (%) 1,1 0,7 1,6 2,6 0,9 0,4 0,6 0,1 3
|b29| (%) 6,0 2,8 0,6 2,8 2,3 1,7 1,5 1,2 3
|b31| (%) 3,8 3,4 0,1 0,4 0,7 0,9 0,4 0,2 3
|b33| (%) 5,3 0,8 2,0 0,3 0,0 1,2 0,2 0,5 3
|b35| (%) 0,7 2,2 1,6 1,4 1,2 0,1 1,6 1,0 3
|b37| (%) 3,8 1,4 1,8 0,4 2,6 1,5 0,8 1,0 3
|b39| (%) 1,2 1,8 0,9 1,4 1,0 1,0 1,0 0,8 3
Tabla 3. Relación porcentual de armónicos con respecto a la fundamental a 230 V
Total de Etapas 1 2 3 4 5 6 7 8 EN61000
PF 0,742 0,971 0,990 0,995 0,996 0,997 0,998 0,999 3-2
Total de leds 92 100 102 104 105 102 105 104 Clase C
Nº Armónico
|b3| (%) 68,8 3,9 0,2 0,4 1,5 0,2 1,6 0,1 30 x PF
|b5| (%) 24,0 7,3 4,4 1,3 0,4 2,7 1,6 1,9 10
|b7| (%) 11,3 13,2 5,4 2,6 1,4 1,6 0,2 0,8 7
|b9| (%) 23,0 9,5 2,8 1,4 1,2 0,3 0,3 0,3 5
|b11| (%) 12,5 5,0 0,0 1,2 1,6 1,5 0,0 0,0 3
|b13| (%) 4,4 6,1 5,8 4,9 3,2 1,6 0,9 0,7 3
|b15| (%) 13,2 4,3 4,8 0,2 1,3 0,2 0,3 0,2 3
|b17| (%) 9,0 2,8 1,4 0,4 1,2 0,7 1,3 0,6 3
|b19| (%) 1,9 4,4 3,3 3,7 3,0 2,2 1,2 1,1 3
|b21| (%) 9,1 4,9 4,4 2,3 0,8 0,2 0,4 0,0 3
|b23| (%) 7,3 1,0 1,9 0,4 0,2 0,7 1,2 1,0 3
|b25| (%) 0,5 0,0 1,4 2,5 1,6 2,2 0,8 0,7 3
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, Mayo-Agosto, pp. 47-97
61Análisis de Fuentes de Alimentación Multietapas de Corriente Pulsante
|b27| (%) 6,7 3,4 0,4 3,5 2,2 1,4 0,6 0,8 3
|b29| (%) 6,2 3,6 0,6 0,5 1,0 1,0 1,2 1,0 3
|b31| (%) 0,4 0,6 1,3 1,0 2,5 0,3 1,6 1,0 3
|b33| (%) 5,1 1,6 1,8 1,3 1,4 1,4 0,0 0,7 3
|b35| (%) 5,4 2,3 2,7 0,7 1,0 1,7 0,8 0,2 3
|b37| (%) 0,9 2,2 0,8 0,7 2,1 0,1 0,0 1,4 3
|b39| (%) 4,0 1,5 2,3 0,8 0,3 1,4 1,6 0,7 3
En la tabla 4, se pueden observar lo resultados
obtenidos de autores y fabricantes, en las que se utilizan
otros tipos de fuentes de alimentación para lámparas
leds.
Tabla 4. Cuadro comparativo entre varias fuentes de alimentación para leds.
Ref Método Año Autor o Fabricante η (%) PF C L Voltaje (V)
[12] Conmutación 2010 Strato 81 0,96 Sí Sí 90 a 270
[12] Reactancia 2010 Diversos 93 0,33 Sí No 120
[12] I pulsante, 1 etapa 2012 Universidad del Zulia 91 0,87 No No 120
[12] Conmutación 2014 LinkSwitch 82 0,90 Sí Sí 90 a 270
[13] Conmutación 2012 Philips Hue RGB 74 0,49 Sí Sí 120
[13] Conmutación 2014 Cree Connected 84 0,99 Sí Sí 120
[13] Conmutación 2014 GE Link LED 85 0,94 Sí Sí 120
[13] Conmutación 2014 LG Smart Lamp 77 0,54 Sí Sí 120
[13] Capacitor conmutado 2016 Ko, et al 78 0,72 Sí No 120
[14] I pulsante, 3 etapas 2011 Hwu, et al 85 0,97 No No 120
[15] I pulsante, 4 etapas 2015 Acrich 3 Seoul Sem 86 0,97 No No 120 y 220
[16] I pulsante, 4 etapas 2017 CL88020 Microchip 85 0,95 No No 120 y 230
[17] I pulsante, 6 etapas 2015 CL8800, Microchip 85 0,95 No No 120 y 230
˗ I pulsante, 8 etapas 2018 Este trabajo 87 1,00 No No 120
˗ I pulsante, 8 etapas 2018 Este trabajo 91 1,00 No No 230
Resultados y Discusión
De acuerdo a los resultados obtenidos en
distorsión armónica total, mejoran al aumentar el número
de etapas, con excepción para el caso de 8 etapas en 120
V, en donde no se nota una mejora con respecto al de 7
etapas. El circuito de una sola etapa es el que presenta el
menor factor de potencia y más distorsión armónica total,
El mejor resultado se obtiene para el caso de 8
etapas y 230 V, donde, el factor de potencia es casi igual a
la tabla 4, se puede comparar este circuito con respecto a
otros ya publicados. Según estos resultados, con los leds
El circuito de 2 etapas es el que presenta la más
acuerdo a las tablas 2 y 3, ninguno de los circuitos de 1 a
4 etapas cumplen cabalmente con la norma EN 61000-3-2
clase C, porque hay armónicos que rebasan el límite que
Las fuentes de alimentación de 5 a 8 etapas,
cumplen con la norma EN 61000-3-2 clase C y tienen
mejores características de factor de potencia, distorsión
número de etapas, se obtienen mejores características,
pero se eleva el número de componentes que utiliza la
fuente de alimentación.
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, Mayo-Agosto, pp. 47-97
62 Álvarez
En cuanto a la estabilidad en la potencia de
salida, se observa que, para la fuente de una etapa, hay
120 V varía ± 10 V; en cambio, para los de 7 y 8 etapas
de 230 V, al variar la entrada en ±10 V, la variación de
para 8 etapas. Esto indica que hay más estabilidad a la
salida, a mayor número de etapas. Una solución para
reducir estas variaciones y controlar la potencia de salida,
consiste en colocar una etapa de compensación y sustituir
los transistores bipolares que detectan la corriente según
Figura 9. Circuito para la compensación y regulación de la potencia de salida.
(20)
La resistencia Raj, puede controlar
simultáneamente el nivel de corriente de cada etapa por
medio de Vo1
respecto al voltaje de línea. En este punto, también se
puede colocar la salida analógica de un microcontrolador
con acceso a una red inalámbrica, como aplicación del
Internet de las cosas (IoT).
circuito, el valor de Vo1 debe ser menor a 0,5 V cuando
la posición de Raj
potencia es bastante lineal, la regulación de potencia se
hace a lazo abierto. Para mantener la potencia constante,
el segundo término de la ecuación 20 debe ser tal, que Vo1
se reduzca en el mismo porcentaje con el que aumentaría
la potencia debido al incremento de VP_línea. Por ejemplo,
si hay una variación de 10 Vrms en el voltaje de línea en
la fuente de 8 etapas y 120 V, el porcentaje de cambio de
Vo1
estabilizaría la potencia de salida.
Como la fuente de alimentación descrita en
presenta un parpadeo con una frecuencia igual al doble
de la que hay en la línea de alimentación eléctrica. Este
efecto es imperceptible para la mayoría de las personas.
Sin embargo, puede causar problemas cuando la luz de
Una solución consiste en colocar difusores de material
variaciones de intensidad lumínica [18]. Otra solución
consiste en conectar tres circuitos iguales con alimentación
lumínica” de 6 ondas, que prácticamente anulan el efecto
de parpadeo.
Conclusiones
En este artículo se analizan circuitos multietapas
de corriente pulsante constante para la alimentación de
leds con aplicaciones en iluminación en general, los cuales
presentan ventajas con respecto a las fuentes conmutadas,
tales como simplicidad, bajo costo y larga vida útil.
En los circuitos analizados, al aumentar el
número de etapas de corriente constante, aumenta la
armónica total y se mejora la estabilidad ante variaciones
luminoso promedio constante, se presenta una propuesta
Para cumplir con la norma IEC61000-3-2 clase
C, la cual es referida a los equipos de iluminación, es
Los circuitos de 8 etapas pueden utilizarse con buen
desempeño y pueden acoplarse a un gran número de
modelos de COB-LEDs de 18 o 36 voltios ofrecidos por
muchos de los fabricantes de leds para iluminación.
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, Mayo-Agosto, pp. 47-97
63Análisis de Fuentes de Alimentación Multietapas de Corriente Pulsante
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REVISTA TECNICA
DE LA FACULTAD DE INGENIERIA
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
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produccioncientica.luz.edu.ve
Esta revista fue editada en formato digital y publicada
en Abril de 2019, por el Fondo Editorial Serbiluz,
Universidad del Zulia. Maracaibo-Venezuela
Vol. 42. N°2, Mayo - Agosto 2019, pp. 47 - 97__________________
