¿Qué es la calculadora de convertidor forward?
El convertidor forward es una topología conmutada CC-CC aislada que transfiere energía a través de un transformador mientras el interruptor está cerrado. Esta calculadora obtiene la tensión de salida ideal en modo de conducción continua a partir de tres datos: la tensión de entrada (de alimentación), la relación de espiras entre el devanado secundario y el primario, y el ciclo de trabajo de conmutación. Es una herramienta universal de ingeniería electrónica, útil para el diseño de fuentes de alimentación, la docencia y comprobaciones rápidas.
Cómo usarla
Introduce la tensión de entrada Vin en voltios, el número de espiras del primario Np, el número de espiras del secundario Ns y el ciclo de trabajo D como una fracción entre 0 y 1 (por ejemplo, 40 % = 0,4). La calculadora devuelve la tensión de salida en régimen permanente junto con la relación de espiras calculada.
La fórmula explicada
La salida ideal del convertidor forward es:
$$V_{out} = \text{V}_{in} \cdot \frac{\text{N}_s}{\text{N}_p} \cdot \text{D}$$
El transformador escala la entrada por la relación de espiras \(\text{N}_s/\text{N}_p\) y, como la energía solo se entrega durante el tiempo de conducción, la salida se multiplica además por el ciclo de trabajo \(\text{D}\). Esta expresión no tiene en cuenta las caídas en los diodos, la resistencia de los devanados ni la inductancia de dispersión, por lo que ofrece el valor de diseño ideal.
Ejemplo resuelto
Supongamos que Vin = 48 V, Np = 10 espiras, Ns = 5 espiras y D = 0,4. La relación de espiras es \(5/10 = 0{,}5\). Entonces $$V_{out} = 48 \times 0{,}5 \times 0{,}4 = 9{,}6 \text{ V}.$$ Para aumentar la salida, puedes incrementar el ciclo de trabajo o el número de espiras del secundario.
Preguntas frecuentes
¿Qué rango de ciclo de trabajo es válido? Un convertidor forward suele trabajar por debajo de 0,5 aproximadamente para permitir el reseteo del núcleo del transformador; los valores se introducen entre 0 y 1.
¿Incluye las pérdidas en los diodos? No. Es la ecuación ideal; en la práctica espera una salida algo menor debido a las pérdidas en el rectificador y a las pérdidas resistivas.
¿Puedo despejar el ciclo de trabajo? Reordena la fórmula: \(\text{D} = V_{out} / (\text{V}_{in} \cdot \text{N}_s/\text{N}_p)\). Esta herramienta calcula \(V_{out}\), pero la relación se invierte fácilmente.
