Actividad 1 - Ejercicio Buck

Dimensionamiento de convertidor reductor

Un cargador de celular para automovil es una aplicación que permite tomar los +12V de la batería de un vehículo y obtener +5V a la salida para recargar la batería del dispositivo móvil. Se requiere dimensionar en convertidor DC-DC tipo reductor para lograr este objetivo, considerando que la potencia del cargador debe ser 5W, mientras que el porcentaje de variación de corriente en el inductor debe ser máximo 20% y la variación del voltaje en el condensador debe ser inferior al 1%. Considere que el convertidor a diseñar debe funcionar con una frecuencia de conmutación de 35 KHz.

Solución

En primer lugar se debe determinar el ciclo de trabajo del convertidor reductor, mismo que se obtiene como:

Considerando que la potencia de salida es PO=5W y el voltaje de salida es VO=5V, entonces la resistencia de carga resulta ser R=5 Ω, mientras que la corriente media en el inductor del convertidor se calcula como:

A continuación, se calcula los valores absolutos de variación de corriente en el inductor y de variación de voltaje de salida como:

Finalmente, se debe calcular los valores de dimensionamiento del inductor y condensador de salida del convertidor reductor como:

Simulación de convertidor reductor

En la siguiente herramienta de simulación de National Instruments (NI) denominada Multisim Live, realice las siguientes actividades:

  1. Verifique que el circuito corresponde con un convertidor reductor y los valores de los componentes son los valores calculados en el ejercicio.
  2. Genere la simulación transitoria dando click en el boton "Play" y observar las formas de onda que se generan.
  3. Identifique cual de las señales corresponden con el voltaje de salida Vo, corriente en el inductor iL y corriente de salida iR.
  4. Determine las formas de onda de dicha señales en el estado estacionario y valores de corriente y tensión.
  5. Explique porque los valores promedio de voltaje de salida y corriente en el inductor varian ligeramente respecto a los valores teóricos.
  6. Compruebe que los valores promedio y de variación máxima correponden con los resultados del ejericio de dimensionamiento.
  7. Observe que sucede con el voltaje de salida su ajusta ligeramente el valor del ciclo de trabajo (Ej: 0.5 o 500m).

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