convertidor

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CONVERTIDORES CD-CD

2.1

INTRODUCCIÓN
En muchas aplicaciones industriales, es necesario el convertir una fuente de

poder de corriente directa (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 corriente alterna (CA) con una relación devueltas
que varía en forma continua. Al igual que un transformador, puede utilizarse como una fuente
de CD reductora o elevadora de voltaje [1].

Los convertidores CD-CD se utilizan ampliamente en el control de los motores de tracción de
automóviles eléctricos, tranvías eléctricos, grúas marinas, montacargas y elevadores de minas.
En lo que a nosotros nos concierne el convertidor CD-CD seutilizará en la primera etapa del
balastro para la corrección del factor de potencia y obtener una salida en CD estable para
alimentar el inversor resonante el cual trabajará en alta frecuencia. En este capítulo se
analizarán 3 topologías de convertidores CD-CD las cuales son: Topología Elevadora,
Reductora-elevadora y Flyback.
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2.2

CONVERTIDOR ELEVADOR

2.2.1Capítulo 2

PRINCIPIO DE OPERACIÓN ELEVADORA.
Un convertidor se puede utilizar para elevar un voltaje de CD. Cuando el interruptor Q

se cierra durante el tiempo t1, la corriente del inductor se eleva y la energía se almacena en el
inductor L. Si durante el t2 el interruptor se abre, la energía almacenada de inductor se
transfiere a la carga a través del diodo D y la corriente del inductorse abate.

2.2.2

FUNCIONAMIENTO ELEVADOR.

En un convertidor elevador el voltaje de salida es mayor que el voltaje de entrada, de
ahí la palabra “Elevador”.En la figura 2.1 se muestra un convertidor elevador que utiliza un
MOSFET de potencia como interruptor. La operación del circuito se puede dividir en dos
modos. El modo 1 empieza cuando se activa el transistor Q en t = 0. La corrientede entrada,
que se eleva, fluye a través del inductor L y del transistor Q. El modo 2 empieza cuando se
desconecta el transistor Q en t = t1. La corriente que estaba fluyendo a través del transistor
fluirá ahora a través de L, C, la carga y el Diodo D. La corriente del inductor se abate hasta
que se vuelve a activar en el siguiente ciclo del transistor Q. La energía almacenada en el
inductorL es transferida a la carga [1]. Los circuitos equivalentes para estos modos de
operación se aparecen en la figura 2.2.

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Capítulo 2

Fig. 2.1 Diagrama del circuito elevador

Fig. 2.2 Circuitos Equivalentes elevador

La ecuación característica de este convertidor para determinar su voltaje de salida es la
siguiente [1].

Vs
Vo =
1−α

(2.1)

Vs =Voltaje de Entrada
Vo = Voltaje de Salida

α = Ciclo de Trabajo

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Capítulo 2

Si suponemos un circuito sin pérdidas, la corriente promedio de entrada esta dada por:

Is =

Io
1−α

(2.2)

I o = Corriente promedio de salida
I s = Corriente promedio de entrada

α = Ciclo de Trabajo
La corriente de la componente ondulatoria pico a pico y la componente devoltaje están dadas
por:

∆I =

Vs ⋅ α
f ⋅L

∆Vc =

Io ⋅α
f ⋅C

(2.3)

∆I = Corriente de la componente ondulatoria pico a pico

∆Vc = Voltaje de la componente ondulatoria pico a pico

α = Ciclo de Trabajo

Vs = Voltaje de Entrada

f = frecuencia de conmutación

C = capacitor

I o = Corriente promedio de salida
L = inductor

Un regulador elevador puede subir el voltajede salida sin necesidad de un
transformador. Gracias a que sólo cuenta con un transistor, su eficiencia es alta y la corriente
de entrada es en este caso continua. Asimismo, este convertidor puede operar en dos modos:
modo de conducción discontinua (MCD) y modo de conducción continua (MCC). Estos
modos se refieren al comportamiento de la corriente del inductor. Por otra parte el voltaje de...