Electronica.

Desarrollo de trabajo.

1. Necesidad y justificación de los conversores DC/DC y DC/AC

1.1. Conversores DC/DC
En muchas aplicaciones industriales, es necesario convertir una fuente de CD de voltaje fijo a una fuente de CD de voltaje variable. Un convertidor de CD, convierte directamente de CD a CD. Este convertidor se puede considerar como el equivalente a un transformador de CA con unarelación de vueltas que varia en forma continua. Al igual que un transformador, puede utilizarse como una fuente de CD reductora o elevadora de voltaje.

Se clasifican en aislados y no aislados. Ambos utilizan las mismas configuraciones básicas, pero a los no aislados se les incorporan transformadores o inductancias de dos arrollamientos para asegurar el aislamiento galvánico con la red dealimentación y la tensión en la carga.

Principales aplicaciones:
• Elevan ó reducen un voltaje de corriente directa (CD) primario, para obtener a su salida un voltaje de corriente directa (CD) secundario, eliminando la necesidad de adquirir un nuevo sistema de corriente directa.
• Obtienen un voltaje de corriente directa (CD) aislado respecto al voltaje de entrada, al introducir untransformador de aislamiento en su proceso de conversión.
• Invierten la polaridad (referenciada a tierra) del voltaje de salida respecto del voltaje de entrada, siempre y cuando exista aislamiento entre ambos.

Los convertidores DC/DC son circuitos que transforman una tensión continua (por lo general no regulada) en otra también continua y regulada. Un esquema general de los convertidores conmutadosse detalla en la Figura

2. Explicación y funcionamiento de los circuitos Buck-Boost.

2.1. Circuito Buck.
El circuito simplificado está representado en la Fig. 1. Vi es la tensión CC de entrada, Vo es la tensión CC de salida, que suponemos constante (aproximación razonable si el capacitor del filtro de salida, Fig 2, es suficientemente grande). En este conversor siempre se cumple que Vo esmenor o igual que Vi, razón por la que se le llama “Reductor”. El interruptor S conmuta a una frecuencia f = 1/T. Se distingue dos modos de operación, según la corriente por el inductor L se anule en el período de operación T: modo de conducción contínua (MCC), cuando la mencionada corriente no se anula, y modo de conducción discontínua (MCD), cuando la corriente por L se anula durante unintervalo.

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Fig. 1. Circuito simplificado.

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Fig. 2. Filtro de salida capacitivo.

2.1.1 Modo de conducción contínua - CCM
En t = 0 comienza a conducir el interruptor S, el circuito equivalente de esta etapa está representado en la Fig. 3.. Como la tensión de salida Vo es menor que Vi la corriente por L será creciente durante este intervalo. La corriente que circula por S es igual a lade L.
Un tiempo δT después se apaga el interruptor S. Se genera entonces una sobretensión que hace conducir al diodo DRL manteniendo así la continuidad de la corriente por L. El nuevo circuito está representado en la Fig. 4.
La corriente por L es ahora decreciente.
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Fig. 3. Circuito durante 0- δT Fig. 4. Durante δT- T

Latensión de salida Vo puede ser entonces controlada variando el ciclo de trabajo (δ) del interruptor S, para compensar las variaciones de la tensión de entrada Vi.
La Fig. 5 representa al Buck junto con un bloque de control, denominado PWM (modulador de ancho de pulso). Este bloque se encarga de calcular el ancho de pulso δT de conducción del interruptor, necesario para obtener una dada tensiónde salida Vo, y enviarlo al interruptor S.

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Fig. 5. Circuito Buck y Bloque modulador de ancho de pulso.

2.1.2 Modo de conducción discontinua - MCD
El comportamiento descrito anteriormente se basa en asumir que la corriente por
L no se anula durante el intervalo en que conduce el diodo de rueda libre. Esta hipótesis no se cumple si la inductancia L es...