Conversión dc/dc

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CONVERSORES DC/DC

Introducción.-

Los convertidores son dispositivos electrónicos encargados de transformar la señal suministrada a la entrada en otra de características predeterminadas (figura 1). El concepto de conversión estática de energía constituye un aspecto esencial para cualquier sistema basado en componentes electrónicos, desde un ordenador a un instrumento de medida, pasando por unperiférico o un sistema de telecomunicaciones. Dentro de este concepto, la conversión de corriente continua a corriente continua (DC/DC) tiene una importancia capital, ya que la gran mayoría de los equipos electrónicos e informáticos, tanto de uso doméstico como industrial, precisan de una alimentación de tensión continua. A menudo ésta debe obtenerse a partir de la red, siendo necesario realizarpreviamente una conversión AC/DC. La conversión DC/DC significa la obtención de una tensión continua con unas características determinadas a partir de otro nivel de tensión que no las posee.

Fig.1 Convertidores más usuales.

En la actualidad existen dos métodos claramente diferenciados para realizar la conversión DC/DC:

Los convertidores lineales basados en el empleo de un elemento regulador quetrabaja en su zona resistiva disipando energía.

Los convertidores conmutados, que se basan en el empleo de elementos semiconductores que trabajan en conmutación (corte/conducción), regulando de esta forma el flujo de potencia hacia la salida del convertidor. Estos dispositivos semiconductores pueden ser, indistintamente, un transistor (BJT, MOSFET, IGBT) o un tiristor o GTO. El empleo de undispositivo u otro dependerá de las características y necesidades de la aplicación a desarrollar.

Debido al gran número de ventajas patentes entre este tipo de convertidores (conmutados) sobre los anteriores (lineales), nos ocuparemos en exclusiva sobre los fundamentos y evolución de la conversión conmutada.

En la figura 2 se ha representado el esquema general de un convertidor DC/DC, tambiénllamado “chopper” o troceador, en función de la etapa de potencia, etapa de control, elemento semiconductor utilizado, tipo de acoplamiento, etc.

Fig.6. 2
Esquema del convertidor DC/DC conmutado.

Por otro lado, las aplicaciones de los convertidores DC/DC recaen fundamentalmente sobre dos campos:

Fuentes de alimentación conmutadas. Son fuentes de alimentación en las que el regulador en vez deser lineal es conmutado, consiguiéndose un importante aumento del rendimiento y una buena respuesta dinámica.

Alimentación de motores de corriente continua, cuya regulación requiere tensiones continuas variables. Las potencias utilizadas en este caso son considerables.

A la vista de lo anterior se podrá establecer una nueva clasificación de los convertidores DC/DC en función del modo defuncionamiento que presenten para regular la tensión de salida:

Convertidores de tiempo de conducción variable. La variación de la tensión en la carga se obtiene mediante la regulación del tiempo de cierre del interruptor. Como se indica en la ecuación 1.

Obsérvese (figura 10.a) que la tensión media en la carga será mayor en el caso 2 que en el 1.

Fig. 10
a) Formas de onda en la carga para untroceador de tiempo de conducción variable.
b) Troceador de frecuencia variable.
c) Troceador de frecuencia y tiempo de conducción variable.

Fig 10

Convertidores de frecuencia variable. La variación de la tensión en la carga se obtiene mediante la regulación de la frecuencia del convertidor, permaneciendo el intervalo de conducción, TON, constante.

Las formas de onda en la carga serían lasrepresentadas en la figura 10.b. También en este caso, la tensión media en la carga será mayor en el caso 2 que en el 1.

Convertidores de frecuencia y tiempo de conducción variables. En estos circuitos, la variación de la tensión en la carga se obtiene mediante la regulación de la frecuencia y el intervalo de conducción, por lo que el único parámetro constante en la ecuación .1 sería la tensión de...
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