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Ideas de diseño: Convertidor Boost
Electrónica
Etiquetas: alimentación, baterías, boost converter, convertidor boost, energía
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En este artículo no vamos a descubrir los convertidores “Boost”, elevadores de tensión o convertidores DC-DC, sino que veremos un ejemplo práctico de cómo implementar un sistemade estas características para utilizarlo en nuestras aplicaciones. Este tipo de convertidor es utilizado en circuitos que involucran microcontroladores (3,3Volts) y deben utilizar, por ejemplo, un LCD (5Volts). En la mayoría de los casos, se utiliza un regulador de 5Volts y otro de 3,3Volts, sin embargo, veremos un método para aprovechar un sistema conmutado más eficiente: el convertidor Boost.Otro caso de aplicación ideal sería cuando trabajamos con baterías AA o AAA; este tipo de circuitos nos resuelven, por ejemplo, la alimentación de 12Volts a un amplificador operacional. Aquí traemos un artículo muy interesante para quienes se inician en las técnicas de conmutación como hacemos en NeoTeo, con un circuito práctico.


Hace pocos días atrás, me tocó la experiencia de reparar un TV(LCD, TV analógica) que presentaba la falla de no sintonizar ningún canal y, en todos los espacios dedicados a guardar estos canales, aparecía siempre el mismo canal. Este tipo de equipos incorporan selectores de canales tradicionales de TV (del tipo I2C) como los que utilizamos en el Receptor NeoTeo o en el Analizador de Espectro NeoTeo y las tensiones de alimentación necesarias son tres: 5Volts,12Volts y 33Volts. Una particularidad de este tipo de TV es que su fuente de alimentación genera tensiones de 3,3Volts, 5Volts, 12Volts y 24Volts (ésta última tensión aparece en el caso de los TV que utilizan CFL’s para la retro-iluminación de la pantalla) y mi pregunta fue la lógica: ¿cómo se obtienen los 30/33Volts para el selector de canales? La solución es sencilla, simple y económica, unpequeño transistor, utilizado como convertidor boost, evita un bobinado extra en el transformador de conmutación, más su correspondiente rectificador y filtro. Observa esta sección del circuito original:

En la imagen se destacan, entre otras cosas, el selector de canales (U22) y la zona inferior donde encontramos V22 y algunas advertencias de peligro. Allí podemos ver que a partir de 12Volts dealimentación, con componentes muy sencillos de conseguir, se obtienen 40Volts desde una alimentación de 12Volts. VD109 es el rectificador rápido, luego R254 (en la conexión al pin 9 del selector de canales) limita la corriente y D66 es el zener que se encarga de la regulación final a 33Volts para el selector de canales. El diodo VD109 es un 1N4148, que es capaz de trabajar con corrientes de hasta 100mAy esto nos presenta el fundamento de que este tipo de circuitos no hace magia sino que la transformación de energía obtenida en la salida es en detrimento de la corriente absorbida a la fuente donde se conecta. Sin embargo, esta relación se puede optimizar hasta un máximo posible utilizando los valores apropiados de inductancia, de capacidad a la salida del diodo rectificador y, por supuesto;empleando valores adecuados en la frecuencia de conmutación y el ciclo de trabajo del PWM utilizado en el trabajo de conmutación del transistor. En el ejemplo (comercial) mostrado, la corriente consumida por el selector de canales en la línea de 33Volts es de menos de 10mA, de allí parte el hecho de que se utilicen semiconductores de baja capacidad de corriente.

El funcionamiento elemental de estetipo de circuitos es bastante simple y responde a la posibilidad de la inductancia, colocada antes del diodo rectificador, de almacenar la mayor cantidad de energía posible durante la saturación (conducción) del transistor, para luego entregarla al circuito y, además de alimentar la carga, almacenar energía en el capacitor de salida. Este potencial almacenado se entregará a la carga en el...