02. Convertidor DC-DC Elevador

Descripción

El convertidor DC-DC tipo elevador (Boost) es un circuito electrónico que permite elevar el nivel de voltaje de la salida (Vo) respecto del nivel del voltaje de entrada (Vin).  En la Figura 1 se muestra el esquema electrónico del convertidor elevador o boost.

Figura 1.- Esquema electrónico de convertidor DC-DC tipo elevador.

El nivel de voltaje de salida es regulado a partir del tiempo que permanece encendido (ton) el transistor Q, mismo que es determina a su vez el ciclo de trabajo del convertidor como:

donde, ton debe ser un tiempo inferior al periodo de la frecuencia de conmutación (Fsw) del transistor Q.

Cabe indicar que el ciclo de trabajo D es un valor comprendido entre 0 y 1, lo que representa 0% y 100% del ancho del pulso de una señal de control tipo PWM.

Condiciones de Análisis

La operación y dimensionamiento de los convertidores DC-DC pueden ser realizado desde el analisis eléctrico y matemático de los mismos, considerando ciertas condiciones de operación. Par el caso cubierto en este material se utilizara un análisis de modelo promedido del convertidor DC-DC, para lo cual se deben establecer claramente las siguientes condiciones:

  • Los elementos que componen el convertidor son ideales y no presentan pérdidas de potencia.
  • La corriente del inductor está siempre presente lo que equivale a una condición de operación denominada CCM (ver Figura 2).
  • La tensión de salida del convertidor es constante (ver Figura 2). 

Figura 2.- Señales de corriente y voltaje en el convertidor DC-DC en condiciones CCM.

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