Electronica

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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 se utilizará enla 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. 13

Convertidores CD-CD

Capítulo 2

2.2

CONVERTIDOR ELEVADOR

2.2.1PRINCIPIO 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 inductor se 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 corriente de entrada, quese 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 inductor L es transferida a lacarga [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
Vs = Voltaje de Entrada Vo = Voltaje de Salida(2.1)

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

Io 1−α

(2.2)

α = Ciclo de Trabajo
La corriente de la componente ondulatoria pico a pico y la componente de voltaje 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

I o = Corriente promedio de salida
L = inductor

f = frecuencia de conmutación

C = capacitor

Un regulador elevador puede subir el voltaje de salida sin necesidad de untransformador. 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 salida es muy sensible a cambios en el...