Troceadores

Instituto Tecnológico de Durango
Depto. De Ingeniería Eléctrica y Electrónica

INGENIERIA ELECTRONICA
ELECTRONICA DEPOTENCIA
UNIDAD IV

REPORTE
-Troceadores: Buck, Boost -

PROFESOR:
Ing.Gerardo Rafael Solano Salazar
ALUMNO:
José Manuel Barrera Guzmán
No. De Control: 09040715
Grupo: 7L
11 de Diciembre del 2012

Introducción
Convertidor Buck
El convertidor Buck (o reductor) esun convertidor de potencia que obtiene a su salida un voltaje continuo menor que a su entrada. El diseño es similar a un convertidor elevador o Boost, también es una fuente conmutada con dos dispositivos semiconductores (transistor S y diodo D), un inductor L y opcionalmente un condensador C a la salida.
La forma más simple de reducir una tensión continua (DC) es usar un circuito divisor detensión, pero los divisores gastan mucha energía en forma de calor. Por otra parte, un convertidor Buck puede tener una alta eficiencia (superior al 95% con circuitos integrados) y autoregulación.

Estructura y funcionamiento
El funcionamiento del conversor Buck es sencillo, consta de un inductor controlado por dos dispositivos semiconductores los cuales alternan la conexión del inductor bien a lafuente de alimentación o bien a la carga.

Análisis
Modo continúo

Fig. 3: Evolución de las tensiones y corrientes con el tiempo en un convertidor Buck ideal en modo continuo.
El convertidor se dice que está modo continuo si la corriente que pasa a través del inductor (IL) nunca baja a cero durante el ciclo de conmutación. En este modo, el principio de funcionamiento es descrito por elcronograma de la figura 3:
* Con el interruptor cerrado la tensión en el inductor es VL = Vi − Vo y la corriente aumenta linealmente. El diodo está en inversa por lo que no fluye corriente por él.
* Con el interruptor abierto el diodo está conduciendo en directa. La tensión en el inductor es VL = − Vo y la corriente disminuye.
La energía almacenada en el inductor es:

Como puede verse laenergía almacenada en la bobina se incrementa en estado ON (interruptor cerrado) y se decrementa durante el estado OFF (interruptor abierto). La bobina se usa para transferir energía desde la entrada a la salida.
La variación de IL viene dada por:

Con VL igual a  durante el estado a ON y a  durante el estado OFF. El incremento de corriente en ON es:

De la misma forma el decremento de corriente enOFF es:

Si se asume que el convertidor opera en un estado estable, la energía almacenada en cada componente al final del ciclo de conmutación T es igual a que había al principio del ciclo. Esto significa que la corriente IL es igual en t=0 y en t=T (ver figura 3).
Por lo tanto, 
De las ecuaciones anteriores se obtiene:

Como se puede ver en la figura 3  and . D es un escalar llamado ciclode trabajo (duty cycle) cuyo valor está comprendido entre 0 y 1:

Esta ecuación puede ser reescrita como:

De esta ecuación se puede observar como la tensión de salida del conversor varía linealmente con el ciclo de trabajo para una tensión de entrada dada. Como el ciclo de trabajo D es igual al cociente entre tOn y el periodo T no puede ser mayor a 1. Por consiguiente , de ahí su nombre dereductor.

Por ejemplo para regular una tensión de 12 V a 3 V el ciclo de trabajo en un circuito ideal debe ser del 25%.

Modo discontinuo

Fig. 4: Evolución de las tensiones y corrientes con el tiempo en un convertidor Buck ideal en modo discontinuo.
En algunos casos la cantidad de energía requerida por la carga es tan pequeña que puede ser transferida en un tiempo menor que el periodo deconmutación; en este caso la corriente a través de la bobina cae a cero durante una parte del periodo. La única diferencia con el funcionamiento descrito antes es que el inductor está completamente descargado al final del ciclo de conmutación (ver figura 4). Esto tiene algunos efectos sobre las ecuaciones anteriores.
La energía en el inductor sigue siendo la misma al principio y al final del...