convertidor

CONVERTIDOR BOOST
OBJETIVOS
Construir el conversor dc-dc y analizar su funcionamiento
MARCO TEÓRICO
El convertidor boost (step-up) es un convertidor conmutado con un voltaje de DC a la salida mayor que el voltaje de entrada. Contiene al menos dos switches controlados (un transistor y un diodo) y cuando menos un elemento en el cual se almacena la energía. Se pueden incluir filtros basados encapacitores e inductores para reducir el rizado en el voltaje de salida.
Análisis del Circuito
El principio básico del convertidor Boost consiste en dos estados distintos dependiendo del estado del interruptor S:



















Cuando el interruptor está cerrado (On-state) Se produce una corriente que aumenta con el tiempo a través del inductor. Al mismo tiempo, seproduce un campo magnético creciente en las espiras del inductor y este genera una corriente opuesta a la que lo origina, produciendo un aumento gradual en la corriente. Si la resistencia en serie del inductor y la del switch es despreciable (y por lo tanto la caída de potencial en estas), se considerará que se esta cargando con un voltaje constante y la corriente a través del inductor aumentará demanera lineal.
Cuando el interruptor está abierto (Off-state) el inductor trata de oponerse al cambio repentino en la corriente, produciendo una FEM (fuerza contra electromotriz) entre sus terminales. Esta fem tiene una polaridad opuesta a la de la fuente de alimentación y es debida al campo magnético que esta colapsando, en este momento se produce la transferencia de energía través del diodoflyback desde el inductor al capacitor de salida (buffer) y también a la carga.
Existen dos situaciones de funcionamiento: Modo continuo (toda la energía se transfiere a la carga, sin llegar a que la corriente se anule), y Modo Discontinuo (la carga consume menos de lo que el circuito puede entregar en un ciclo).
Modo continúo
Cuando un convertidor boost opera en modo continuo, la corriente a travésdel inductor (IL) nunca llega a cero.


















Durante el estado ON, el conmutador S está cerrado, lo que hace que el voltaje de entrada (Vi) aparezca entre los extremos del inductor, lo que causa un cambio de corriente (IL) a través del mismo durante un período (t), según la formula:

Al final del estado ON, el incremento en corriente a través del inductor es:


Des el ciclo de trabajo (factor activo), que representa la fracción del periodo T durante el cual el conmutador S está ON. Por tanto, D varia entre 0 (S siempre OFF) y 1 (S siempre ON).
Durante el estado OFF, el conmutador S está abierto, y la corriente del inductor fluye a través de la carga. Si consideramos que no hay caída de tensión en el diodo (necesario para que el condensador no devuelvacorriente hacia atrás), y un condensador suficientemente grande en voltaje para mantener este constante, la evolución de IL es:

Por tanto, la variación de IL durante el periodo OFF es:

Si consideramos que el convertidor opera en condiciones estacionarias, la cantidad de energía almacenada en cada uno de sus componentes, debe ser la misma al principio y al final del ciclo completo deconmutación. En particular, la energía almacenada en el inductor está dada por:

Así pues, es obvio que la corriente de inductor tiene que ser la misma al principio y al final del ciclo de conmutación. Esto puede ser expresado como:

Sustituyendo  y  por sus expresiones, nos queda:

Esto puede simplificarse en:

Lo que nos dice que el factor activo ("duty cycle") es:

De esta expresión, se puedever que el voltaje de salida es siempre mayor que el de entrada (ya que el factor activo D va entre 0 y 1), y que se incrementa con D, teóricamente hasta el infinito según D se acerca a 1. Esto es por lo que normalmente este convertidor a veces se llama "step-up converter" (convertidor que sube un escalón).









FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO

El circuito esta diseñado en torno a...