Calculadora de convertidor forward

Calcula ciclo de trabajo, potencia, corriente de entrada y período de conmutación de un convertidor forward DC-DC aislado.

Diseña un convertidor forward
Introduce valores eléctricos positivos, la relación de espiras primario-secundario, la eficiencia decimal y la frecuencia de conmutación.

Acerca del diseño de convertidores forward

Un convertidor forward es una topología DC-DC aislada que transfiere energía del primario al secundario mientras conduce el interruptor principal. A diferencia del flyback, no almacena deliberadamente toda la energía del ciclo en el núcleo. El rectificador y el inductor de salida suavizan los pulsos secundarios para obtener una salida continua regulada. Esta calculadora estima el ciclo ideal con la tensión de entrada, la salida deseada y la relación de espiras primario-secundario. También calcula potencia de salida, potencia de entrada necesaria, corriente media de entrada y período de conmutación. La relación utilizada es: tensión de salida igual a ciclo de trabajo por tensión de entrada dividido por relación de espiras. Al despejar, el ciclo es tensión de salida por relación de espiras dividido por tensión de entrada. Introduce siempre la relación como espiras del primario divididas por espiras del secundario. Un ciclo superior al cien por ciento es imposible; los forward prácticos de un interruptor suelen necesitar bastante más margen de desmagnetización. Caídas en semiconductores, resistencia de devanados, inductancia de dispersión, tiempo muerto y límites de control reducen aún más la tensión disponible. La potencia de salida es tensión por corriente de salida. La entrada estimada divide ese valor por la eficiencia decimal: 0.85 significa 85 por ciento. La corriente media de entrada es potencia de entrada dividida por tensión de entrada. Son promedios de régimen permanente para una primera estimación, no corrientes de pico del interruptor o devanados. Los picos dependen de la corriente magnetizante, el rizado del inductor, el transformador, las transiciones y el modo de conducción. El período es el inverso de la frecuencia y se muestra en microsegundos. Usa el resultado como revisión inicial antes de elegir controlador, transformador, red de desmagnetización, rectificadores y filtro. Comprueba los límites del controlador y del restablecimiento del núcleo en todo el intervalo de entrada. Selecciona componentes para los peores casos de tensión, corriente, temperatura y transitorios, no solo promedios nominales. La eficiencia cambia con carga y frecuencia; en producción, sustituye la estimación única por pérdidas medidas o un modelo detallado. Distancias de aislamiento, diseño térmico, compatibilidad electromagnética, estabilidad del lazo y protección ante fallas requieren análisis separados.

Ejemplos de convertidor forward

Datos de diseñoValores calculadosAplicación
De 24 V a 5 V, N 4, 2 A, η 0.85Ciclo de 83.333333%, salida de 10 WFuente aislada de baja potencia
De 48 V a 12 V, N 3, 5 A, η 0.88Ciclo de 75%, salida de 60 WFuente de potencia media
De 400 V a 24 V, N 12, 10 A, η 0.92Ciclo de 72%, salida de 240 WDiseño con entrada de alta tensión

Cómo calcular un convertidor forward

  1. Introduce la tensión mínima de entrada en funcionamiento y la salida requerida.
  2. Introduce la relación de espiras primario-secundario y la corriente de salida.
  3. Expresa la eficiencia como decimal e introduce la frecuencia de conmutación en hercios.
  4. Selecciona Calcular y revisa ciclo, potencia, corriente y período.

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula el ciclo de trabajo?

Multiplica la tensión de salida por la relación de espiras primario-secundario y divide por la tensión de entrada. Comprueba el resultado ideal frente a los límites del controlador y de desmagnetización.

¿La eficiencia se introduce como porcentaje?

Usa un decimal, como 0.85 para 85 por ciento. Se emplea para estimar potencia de entrada y corriente media de entrada.

¿Por qué puede ser impracticable el ciclo calculado?

La ecuación ideal omite el tiempo de desmagnetización, las pérdidas de conmutación y las caídas en semiconductores. El convertidor real necesita margen para restablecer el núcleo con seguridad.

¿La corriente media de entrada es el pico del interruptor?

No. Es un promedio de balance de potencia en régimen permanente. El pico también incluye rizado y corriente magnetizante y exige un diseño detallado de la etapa de potencia.

¿Qué cambia la frecuencia de conmutación?

Una frecuencia mayor acorta el período y puede reducir los componentes magnéticos. También puede aumentar las pérdidas de conmutación y del núcleo, por lo que implica un compromiso de diseño.