Convertidor Elevador

Convertidores CC/CC directos

Capítulo 4

Convertidores CC/CC directos

4.1

Introducción

Determinadas aplicaciones requieren alimentación en continua, por ejemplo, los
circuitos que forman un ordenador personal. Sin embargo, se suele partir de una tensión
alterna para alimentarlos. Lo más usual es emplear un rectificador para convertir la
energía en alterna, a continua. Sinembargo, la mayoría de las veces, la tensión en
continua obtenida es superior o inferior a la que necesita una determinada aplicación.
Por ejemplo, rectificando los 220V eficaces de la red monofásica, obtenemos
aproximadamente 311 V en continua. El empleo de un transformador a la entrada del
rectificador puede reducir la tensión de alimentación. De todas formas, es difícil aún así
que obtengamosvalores adecuados de tensión continua para nuestros circuitos. En ese
caso, es necesario utilizar un circuito que permita la conversión de energía en continua.
En determinadas aplicaciones nos interesará reducir la tensión de entrada y en otras nos
interesará elevar la tensión. Para ello existen lo que se denominan convertidores
CC/CC, que permiten transformar energía en CC de forma eficiente(alto rendimiento).
Los convertidores CC/CC son ampliamente utilizados en fuentes de alimentación
continuas conmutadas (generalmente con un transformador de aislamiento) y en
aplicaciones de accionamiento de motores.
Como se muestra en la Figura 4.1, habitualmente la entrada de estos convertidores es
una tensión continua no regulada, la cual se obtiene rectificando la tensión de línea y,por eso, esta fluctuará a los cambios en la magnitud de la tensión.

Convertidores CC/CC directos

Tensión

de Red
CA
Monofásico
o
Trifásico

CC
Rectificador
no controlado no regulada

Filtro

CC
no regulada

Convertidor
CC/CC

CC
regulada

Carga

vcontrol
Figura 4.1. Convertidor continua-continua (CC/CC)

Podemos definir los convertidores CC/CC como siendocircuitos que transforman una
tensión continua (por lo general no regulada) en otra también continua y regulada. Otra
definición más generalizada fue dada en [1] y se refiere a la conversión CC/CC como un
procesado de potencia, haciendo analogía con el procesado de señal, bastante conocido
en Ingeniería Electrónica. En el procesado de potencia, tanto la señal de entrada como
de salida son“potencia”. La potencia en la entrada puede ser suministrada por una
fuente de tensión o corriente y la potencia en la salida puede ser entregada como
corriente o tensión. En la figura 4.1 también se puede ver que es necesario una señal que
controle ese proceso. El circuito de procesado de potencia y la señal de control
caracterizan el funcionamiento del convertidor.
Existen innúmeros circuitos que puedenrealizar una conversión CC/CC. Son conocidos
varios métodos de síntesis de circuitos y todos llevan a un conjunto de convertidores
construidos con el menor número de componentes posible. Tenemos seis convertidores
que pueden considerarse como básicos, o sea, la mayoría de los convertidores tienen dos
interruptores, con un interruptor activo (el transistor) y un interruptor pasivo (el diodo).Esos convertidores son: Buck, Boost, Buck-Boost, Cúk, Sepic y Zeta, que se muestran
en la Figura 4.2.
Habitualmente el interruptor activo (transistor) para este tipo de convertidores es un
BJT, MOSFET o IGBT de potencia. En la Figura 4.2 se muestran los convertidores
CC/CC utilizando MOSFET de potencia.
El transistor funciona siempre en la región de corte (sin conducir corriente) o en laregión ohmica para el MOSFET (transistor conduciendo con mínima tensión) y de
saturación para el BJT. Controlando la tensión de puerta (MOSFET) o la corriente de
base (transistor bipolar), podemos mantener el transistor conduciendo el tiempo que sea
necesario.

Convertidores CC/CC directos

+
Vo

Vi

+
Vo

Vi

-

-

Buck

Boost

+
Vi

vo

+
Vo

Vi

-

-...