{"id":103142,"date":"2018-03-11T10:25:36","date_gmt":"2018-03-11T10:25:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/control-lnl-aplicado-a-convertidores-reductores-sa%c2%adncronos-multifase-con-entrelazado-baja-tension-de-salida-y-respuesta-dinamica-rapida\/"},"modified":"2018-03-11T10:25:36","modified_gmt":"2018-03-11T10:25:36","slug":"control-lnl-aplicado-a-convertidores-reductores-sa%c2%adncronos-multifase-con-entrelazado-baja-tension-de-salida-y-respuesta-dinamica-rapida","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/tecnologia-electronica\/control-lnl-aplicado-a-convertidores-reductores-sa%c2%adncronos-multifase-con-entrelazado-baja-tension-de-salida-y-respuesta-dinamica-rapida\/","title":{"rendered":"Control lnl aplicado a convertidores reductores s\u00edncronos multifase con entrelazado, baja tensi\u00f3n de salida y respuesta din\u00e1mica r\u00e1pida"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Jos\u00e9 De Jes\u00fas Quintero Paredes <\/strong><\/h2>\n<p>La industria de la microelectr\u00f3nica ha evolucionado muy r\u00e1pidamente durante los \u00faltimos a\u00f1os y se prev\u00e9 que esta tendencia se prolongue en el futuro, traduci\u00e9ndose en circuitos electr\u00f3nicos cada vez m\u00e1s r\u00e1pidos. los microprocesadores (\u00c2\u00b5p) son los circuitos integrados que mejor representan esta tendencia y, de alguna manera, son los que encabezan este movimiento. Seg\u00fan se va incrementando la velocidad y la capacidad de procesamiento de los microprocesadores, los fabricantes se encuentran con un problema adicional: la alimentaci\u00f3n del \u00c2\u00b5p. Los requerimientos que se exigen a las fuentes de alimentaci\u00f3n de los \u00c2\u00b5ps son cada vez m\u00e1s exigentes. La tensi\u00f3n de salida de estas fuentes debe ser baja y requiere de una gran calidad para el correcto funcionamiento del \u00c2\u00b5p, lo cual dificulta enormemente su dise\u00f1o y fabricaci\u00f3n. el dise\u00f1o de este tipo de fuentes de alimentaci\u00f3n es cada vez m\u00e1s complejo y con requisitos din\u00e1micos cada vez m\u00e1s elevados. Las bajas tensiones de alimentaci\u00f3n, las altas corrientes y las altas derivadas de corriente demandadas, son los retos actuales que imponen los microprocesadores a sus fuentes de alimentaci\u00f3n. Adem\u00e1s, se est\u00e1 produciendo un  incremento de consumo de potencia por unidad de \u00e1rea, lo que genera un problema t\u00e9rmico adicional. De aqu\u00ed, que una adecuada gesti\u00f3n t\u00e9rmica, es otro de los retos, no menos importante, con el que se enfrentan los dise\u00f1adores. estas fuentes a su vez se alimentan de un bus de distribuci\u00f3n. Tanto el bus de distribuci\u00f3n como las fuentes de alimentaci\u00f3n de los microprocesadores var\u00edan su arquitectura en dependencia del tipo de aplicaci\u00f3n. No obstante, todas estas arquitecturas tienen como elemento en com\u00fan, la posibilidad de pasar, muy r\u00e1pidamente, de un estado de bajo consumo, unos cuantos amperios, a un estado de alta actividad, varias decenas de amperios (hasta 150a). Estas transiciones ocurren con derivadas de corrientes muy elevadas, que puede alcanzar los amperios por nanosegundo (aprox. 1,2a\/ns).  con el objetivo de garantizar la adecuada respuesta ante los transitorios de carga, se necesitan un n\u00famero elevado de condensadores. Estos condensadores est\u00e1n distribuidos en diferentes puntos, con el objetivo de minimizar la influencia de los par\u00e1sitos.  por lo tanto, cualquier soluci\u00f3n, tanto topol\u00f3gica como de estrategia de control,  que permita disminuir el n\u00famero de condensadores de salida garantizando los mismos requerimientos, implica una mejora considerable de las caracter\u00edsticas de estas fuentes de alimentaci\u00f3n, conocidas como m\u00f3dulos reguladores de tensi\u00f3n (vrm del ingl\u00e9s voltage regulator module).  para alcanzar estos objetivos es necesario que los nuevos cambios tecnol\u00f3gicos est\u00e9n dirigidos a investigar sobre topolog\u00edas y estrategias de control avanzadas, con el objetivo de lograr un alto rendimiento, una alta densidad de potencia y r\u00e1pida respuesta ante transitorios de carga, para aplicaciones de baja tensi\u00f3n y altas corrientes. el primer objetivo de este trabajo est\u00e1 centrado, en mejorar la respuesta din\u00e1mica de los vrm multifase para aplicaciones de baja tensi\u00f3n y altas corrientes de salida con altas derivadas de la corriente de carga, aplicando la estrategia de control conocida como control lineal no lineal (lnl). Por otra parte, se hace un an\u00e1lisis riguroso del control lnl y se estudia su comportamiento aplicado a los vrm. Como resultado, se destacan las ventajas que aporta esta estrategia de control respecto a la estrategia de control lineal, destacando la capacidad del control lnl de mejorar, significativamente, tanto las caracter\u00edsticas din\u00e1micas del vrm como su estabilidad ante perturbaciones de la carga. como segundo objetivo se establece, el dise\u00f1o de un convertidor vrm multifase reconfigurable con control anal\u00f3gico\/digital mixto, en el que se pueda implementar tanto un control lineal como un control lnl, que permita validar experimentalmente los resultados te\u00f3ricos obtenidos durante el estudio de las diferentes configuraciones topol\u00f3gicas analizadas. un tercer objetivo se centra en el dise\u00f1o de un convertidor vrm multifase con control totalmente digital, con el fin de contrastar las ventajas e inconvenientes del control lnl sobre una plataforma vers\u00e1til basada en una fpga (del ingl\u00e9s field programmable gate array).  adem\u00e1s de resolver todas las particularidades resultantes de la adaptaci\u00f3n del control lnl anal\u00f3gico a su implementaci\u00f3n mixta o totalmente digital, como \u00faltimo objetivo se pretende establecer el procedimiento y los par\u00e1metros de dise\u00f1o que optimizar\u00edan la implementaci\u00f3n del control lnl en convertidores vrm multifases.  la tesis de doctoral est\u00e1 compuesta por nueve cap\u00edtulos. A continuaci\u00f3n, se realiza una breve descripci\u00f3n de cada uno de ellos. cap\u00edtulo 1.  Introducci\u00f3n. En este cap\u00edtulo se analizan las principales tendencias y retos t\u00e9cnicos para el dise\u00f1o de las fuentes destinadas a la alimentaci\u00f3n de los microprocesadores. Se describen las principales l\u00edneas de investigaci\u00f3n y los esfuerzos tecnol\u00f3gicos que pretenden mejorar las caracter\u00edsticas de las fuentes de baja tensi\u00f3n. cap\u00edtulo 2.  Estado de la t\u00e9cnica. En este cap\u00edtulo se hace un an\u00e1lisis de los trabajos relacionados con el tema de la tesis, se\u00f1alando las principales l\u00edneas de investigaci\u00f3n dentro de los convertidores reductores vrm,  para diferentes aplicaciones. Se exponen las ventajas e inconvenientes de cada una de las arquitecturas de distribuci\u00f3n, utilizadas para la alimentaci\u00f3n de los sistemas con microprocesadores. Por otra parte, se analizan los factores que influyen sobre la respuesta din\u00e1mica del convertidor, desde el punto de vista de la estrategia de control y de la selecci\u00f3n adecuada de la topolog\u00eda.  desde el punto de vista del control, la mejor respuesta, ante los transitorios de carga, la presentan aquellas estrategias de control que basan su funcionamiento en la saturaci\u00f3n del ciclo de trabajo y que a su vez garantizan las especificaciones din\u00e1micas y de estabilidad del convertidor. La estrategia de control que combina ambas caracter\u00edsticas es el control lineal no lineal (lnl). Desde el punto de vista de la topolog\u00eda, los convertidores vrm multifases con entrelazado son los que se presentan como la mejor opci\u00f3n para aplicaciones de baja tensi\u00f3n.  cap\u00edtulo 3.  Caracterizaci\u00f3n y an\u00e1lisis de los vrm. En este cap\u00edtulo se hace una introducci\u00f3n a los vrm, destacando las principales caracter\u00edsticas y requisitos que deben cumplir este tipo de fuentes de alimentaci\u00f3n. Adem\u00e1s, se hace hincapi\u00e9 en la influencia de cada uno de los par\u00e1metros de dise\u00f1o, tanto sobre el rendimiento del convertidor como en su respuesta din\u00e1mica. Tambi\u00e9n, se detallan otras caracter\u00edsticas de los vrm para aplicaciones m\u00e1s espec\u00edficas. cap\u00edtulo 4.  Convertidor reductor con control lineal no lineal. En este cap\u00edtulo se describen las principales caracter\u00edsticas y principio de funcionamiento del control lnl aplicado a los vrm. Este control permite combinar varios factores, la sencillez de un control lineal lento en modo tensi\u00f3n,  los cuales son precisos y tienen un bajo rizado de la tensi\u00f3n de salida, que garantiza la respuesta del convertidor en r\u00e9gimen permanente; con un control no lineal r\u00e1pido, que garantiza la respuesta del convertidor ante los transitorios de carga. Adem\u00e1s, se definen los m\u00e9todos m\u00e1s utilizados en la generaci\u00f3n del desfase entre cada una de las fases del vrm, y su influencia en el funcionamiento del convertidor. cap\u00edtulo 5.  Valoraci\u00f3n cuantitativa del control lnl. En este cap\u00edtulo se realiza un estudio comparativo entre un conjunto de vrm, dise\u00f1ados para cumplir las mismas especificaciones, en los que se combinan los principales par\u00e1metros de dise\u00f1o: inductancia por fase, condensador de salida, frecuencia de conmutaci\u00f3n, n\u00famero de fases y tipo de control. El estudio muestra la influencia del control lnl en la integraci\u00f3n del convertidor. Para ello, se comparar\u00e1n el \u00e1rea y el volumen de todos los dise\u00f1os propuestos, que permitir\u00e1 extractar las principales conclusiones de estudio cualitativo planteado. cap\u00edtulo 6.  Vrm con control lnl mixto anal\u00f3gico\/digital. En este cap\u00edtulo se hace una introducci\u00f3n al control mixto, definiendo las particularidades de cada uno de los bloques que lo forman. Se profundiza en la implementaci\u00f3n tanto del bloque anal\u00f3gico como del bloque digital, presentes en el control mixto, aplicado a vrm multifase. Se detallan las particularidades del  control lineal mixto y del control lnl mixto. Finalmente, se presenta una validaci\u00f3n experimental de la t\u00e9cnica, mediante su implementaci\u00f3n en una fpga, plataforma que permite una gran flexibilidad y posibilita una f\u00e1cil y r\u00e1pida configuraci\u00f3n del convertidor. cap\u00edtulo 7.  Implementaci\u00f3n digital del control lnl. En este cap\u00edtulo se plantea la implementaci\u00f3n totalmente digital de control lnl aplicado a vrm multifases. Para ello se muestran cada uno de los bloques que forman parte del control digital. Se hace un an\u00e1lisis de las principales caracter\u00edsticas de cada uno de ellos, destacando la influencia de los par\u00e1metros de dise\u00f1o en la respuesta din\u00e1mica del convertidor. Se propone y valida mediante resultados de simulaci\u00f3n y experimentales la implementaci\u00f3n digital del control lnl; y se validan nuevas propuestas que mejoran la din\u00e1mica del convertidor, tales como la modulaci\u00f3n de ancho de pulso digital (dpwm) s\u00edncrona de alta resoluci\u00f3n, y la conversi\u00f3n anal\u00f3gico\/digital (adc) de ventana de alta velocidad, para aplicaciones en electr\u00f3nica de potencia.  cap\u00edtulo 8.  Optimizaci\u00f3n del control lnl. En este cap\u00edtulo se realiza un estudio anal\u00edtico con el que se define el m\u00e9todo de optimizaci\u00f3n del control lnl, basado en el an\u00e1lisis del circuito, mediante el m\u00e9todo del balance de cargas del condensador de salida durante un transitorio de carga. Se propone el control lnl con umbrales asim\u00e9tricos que permite disminuir la sobreoscilaci\u00f3n de corriente (ringing) durante los transitorios, caracter\u00edstica del control lnl original. Finalmente, se propone el control lnl \u00f3ptimo, el cual puede ser implementado digitalmente, adem\u00e1s del algoritmo de funcionamiento y su metodolog\u00eda de dise\u00f1o. cap\u00edtulo 9.  Conclusiones y recomendaciones. En este cap\u00edtulo se resumen las principales conclusiones del estudio realizado sobre el control lnl, aplicado a convertidores reductores s\u00edncronos multifases con respuesta din\u00e1mica r\u00e1pida. Se valora la novedosa soluci\u00f3n mixta anal\u00f3gico\/digital, que no requiere de conversores anal\u00f3gico\/digitales, lo que hace que esta propuesta sea muy interesante para ser utilizaci\u00f3n en aplicaciones con determinados requerimientos din\u00e1micos. Se analizan las principales conclusiones de la propuesta de implementaci\u00f3n del control lnl totalmente digital. Tambi\u00e9n, se resumen las principales ventajas obtenidas como resultado de la optimizaci\u00f3n del control lnl y de su metodolog\u00eda de dise\u00f1o. adem\u00e1s, se describen un conjunto de recomendaciones y se trazan las l\u00edneas futuras de investigaci\u00f3n sobre la aplicaci\u00f3n del control lnl.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Control lnl aplicado a convertidores reductores s\u00edncronos multifase con entrelazado, baja tensi\u00f3n de salida y respuesta din\u00e1mica r\u00e1pida<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Control lnl aplicado a convertidores reductores s\u00edncronos multifase con entrelazado, baja tensi\u00f3n de salida y respuesta din\u00e1mica r\u00e1pida <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Jos\u00e9 De Jes\u00fas Quintero Paredes <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Carlos III de Madrid<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 20\/07\/2010<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Andr\u00e9s Barrado Bautista<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: emilio Ol\u00edas ruiz <\/li>\n<li>Marta Mar\u00eda Hernando alvarez (vocal)<\/li>\n<li>gabriel Garcer\u00e1 sanfeliu (vocal)<\/li>\n<li>oscar Garcia suarez (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Jos\u00e9 De Jes\u00fas Quintero Paredes La industria de la microelectr\u00f3nica ha evolucionado muy r\u00e1pidamente durante los \u00faltimos 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