chopper

Un chopper es un interruptor electrónico que interrumpe rápidamente una corriente o voltaje de corriente continua, convirtiéndola en una serie de pulsos. El interruptor se abre y cierra a una frecuencia fija o variable bajo el control de una señal separada, típicamente una onda cuadrada o un pulso de temporización. Esta acción de encendido y apagado transforma la potencia de CC constante en pulsos modulados, que luego pueden rectificarse, filtrarse o usarse para accionar motores y otras cargas con suministro de potencia variable.

Los choppers operan a frecuencias de conmutación que van desde cientos de hercios hasta decenas de kilohercios, dependiendo de la aplicación y la tecnología de semiconductores utilizada. Los choppers antiguos utilizaban contactores electromecánicos o lengüetas vibratorias; las versiones modernas utilizan transistores, tiristores o transistores bipolares de puerta aislada (IGBT). El ciclo de trabajo, la relación entre el tiempo de encendido y el tiempo total del ciclo, determina el voltaje o la corriente de salida promedio, lo que hace que los choppers sean útiles para el control de velocidad en motores de CC y para la conversión de voltaje reductora (buck) o elevadora (boost).

Los choppers aparecen en carretillas elevadoras, locomotoras de minas y sistemas de elevación industriales antiguos donde se necesitaba un control de velocidad variable suave de grandes motores de CC antes de que la PWM (modulación por ancho de pulso) se convirtiera en estándar. Los choppers en serie conectan el interruptor en serie con la carga y reducen el voltaje promedio; los choppers en paralelo (o choppers boost) utilizan un interruptor y un inductor en paralelo para aumentar el voltaje. La frecuencia de conmutación debe ser lo suficientemente alta para que las cargas mecánicas promedien la entrada pulsada suavemente; una frecuencia demasiado baja provoca un funcionamiento irregular.

El principal modo de falla es la falla del interruptor debido a arcos o estrés térmico durante corrientes transitorias elevadas. Los diodos de rueda libre o los circuitos de amortiguación son esenciales para suprimir los picos de voltaje cuando se desconectan cargas inductivas. El término 'chopper' en sí mismo proviene de la naturaleza entrecortada e interrumpida de la forma de onda de salida; en contextos de radio y ópticos, una cuchilla de chopper mecánica que gira a velocidad fija cumple la misma función de modular una señal continua.

Aunque los convertidores PWM de estado sólido han reemplazado en gran medida a los circuitos chopper discretos en los equipos modernos, el principio del chopper sigue siendo fundamental en la electrónica de potencia. Las fuentes de alimentación, los atenuadores LED y los sistemas de carga de baterías aún explotan la misma conmutación de encendido y apagado para controlar la transferencia de energía. Comprender los choppers es esencial para los técnicos que trabajan en accionamientos industriales heredados y para comprender por qué ahora se prefiere una alta frecuencia de conmutación en las fuentes de alimentación conmutadas modernas.