Convertidores de corriente de cd a cd

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Circuitos convertidores de corriente, Convertidor CD a CD Convertidor Boost

Fig. 1: Esquema básico de un convertidor Boost. El interruptor suele ser un MOSFET, IGBT o BJT. El convertidor Boost (o elevador) es un convertidor de potencia que obtiene a su salida una tensión continua mayor que a su entrada. Es un tipo de fuente de alimentación conmutada que contiene al menos dos interruptoressemiconductores y al menos un elemento para almacenar energía. Frecuentemente se añaden filtros construidos con inductores y condensadores para mejorar el rendimiento. Un conector de suministro de energía habitual normalmente no se puede conectar directamente a dispositivos como ordenadores, relojes o teléfonos. La conexión de suministro genera una tensión alterna (AC) y los dispositivos requierentensiones continuas (DC). La conversión de potencia permite que dispositivos de continua utilicen energía de fuentes de alterna, este es un proceso llamado conversión AC a DC y en él se usan convertidores AC a DC como rectificadores. La energía también puede provenir de fuentes DC como baterías, paneles solares, rectificadores y generadores DC, pero ser de niveles inadecuados. El proceso de cambiaruna tensión de continua a otra diferente es llamado conversión DC a DC. Un convertidor Boost es uno de los tipos de convertidores DC a DC. Presenta una tensión de salida mayor que la tensión de la fuente, pero la corriente de salida es menor que la de entrada. 

Historia Para aumentar la eficiencia, las fuentes conmutadas deben activarse y desactivarse rápidamente y tener bajas pérdidas. Lallegada de los dispositivos semiconductores de conmutación de la década de 1950 supuso el mayor hito y provocó que fuentes conmutadas como el convertidor Boost fuesen posibles. Los interruptores semiconductores pueden conmutar rápidamente y ser más duraderos que otros conmutadores como válvulas de vacío o relés electromecánicos. El mayor desarrollo de los convertidores DC a DC se produjo a principiosde la década de 1960 cuando los interruptores semiconductores fueron dispositivos asequibles, además se aplicaron en la industria aeroespacial, que necesitaba pequeños, ligeros y eficientes convertidores. En 1977 R.D. Middlebrook (CalTech) publicó los modelos para convertidores DC a DC usados hoy en día usando el modelo del espacio de estados.

Análisis del circuito

Fig. 2: Las dosconfiguraciones de un Boost. (a) La energía se transfiere de la fuente a la bobina y del condensador a la carga. (b) la energía se transfiere de la fuente y de la bobina al condensador y a la carga. El principio básico del convertidor Boost consiste en dos estados distintos dependiendo del estado del interruptor S (ver fig. 2):   Cuando el interruptor está cerrado (On-state) la bobina L almacena energíade la fuente, a la vez la carga es alimentada por el condensador C. Cuando el interruptor está abierto (Off-state) el único camino para la corriente es a través del diodo D y circula por el condensador (hasta que se carga completamente) y 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 ModoDiscontinuo (la carga consume menos de lo que el circuito puede entregar en un ciclo). Modo Continuo

Fig. 3:Formas de onda de corriente y voltaje en un convertidor Boost operando en modo continuo.

Cuando un convertidor boost opera en modo continuo, la corriente a través del inductor (I L) nunca llega a cero. La figura 3 muestra las formas de onda típicas de corrientes y voltajes de unconvertidor operando en este modo. El voltaje de salida se puede calcular como sigue, en el caso de un convertidor ideal (es decir, que usa componentes con comportamiento ideal), operando en condiciones estacionarias: Durante el estado ON, el conmutador S está cerrado, lo que hace que el voltaje de entrada (V i) aparezca entre los extremos del inductor, lo que causa un cambio de corriente (I L) a...
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