Jueves, 20 Julio 2017 21:47

Convertidor Elevador (Boost)

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Las principales características de este convertidor es que al igual que el convertidor “Buck”, es transistor no está referenciado a tierra, La tensión de salida y la tensión de entrada tienen la misma referencia pero en esta configuración la corriente de entrada no es pulsante (Utilizado para aplicaciones de PFC), además en esta configuración es imposible desconectar la entrada de la salida lo que hace difícil la implementación de un circuito de protección. La técnica de conmutación de este regulador permite poder producir un voltaje mayor de un voltaje de entrada menor no regulada, la figura 1 muestra el circuito eléctrico.

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Fig 1. Convertidor Boost, Circuito Eléctrico.

Para entender el comportamiento de este convertidor considere primeramente el caso cuando Q esta encendido, en ese instante el diodo D se encuentra como un circuito abierto, en ese instante la corriente de salida es suplida por el capacitor C y  L se carga de energía, el siguiente caso es cuando Q se encuentra abierto, el diodo se encuentra polarizado directamente y L entrega toda su energía a C. La figura 2 muestra estos dos comportamientos.

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Fig 2. Circuitos Equivalentes del convertidor “Boost”.

La figura 2 muestra un esquemático de un amplificador Boost con su control PWM, El inductor L es conectado en serie con Vin y con un transistor conmutador Q. La parte de debajo de L alimenta el capacitor de salida C y la resistencia de carga a través del diodo rectificador D.

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Fig 3. Regulador Boost con su control PWM.

El voltaje de salida Vo es mayor al voltaje de entrada de DC por lo siguiente: Cuando Q esta encendido por un tiempo Ton, D esta polarizado inversamente y la corriente aumenta linealmente en L hasta llegar a un valor pico Ip = Vin*(Ton/L). Esto representa una cantidad de energía almacenada E = 0.5*L*Ip2 donde, E esta en julios, L en henrios e Ip en amperios.

Durante el tiempo que Q esta encendido, la corriente de salida es suplida por C, el cual se debe seleccionar lo suficientemente grande para para suplir la corriente de carga durante el tiempo Ton con una reducción mínima especificada en voltaje.

Cuando Q se apaga, debido a que la corriente en un inductor no puede cambiar instantáneamente, la polaridad en L se invierte en un intento  por mantener la corriente constante. Como la parte inferior de L (la que no tiene punto) es positiva con respecto al extremo con punto y como el extremo que tiene el punto está conectado a Vin, L entrega a C su energía almacenada y lo carga a través de D a un voltaje más alto (“Boost”) igual a la suma de  VDC y VL. Esta energía suple la corriente de carga y devuelve al capacitor la carga perdida durante el tiempo que Q esta encendido. La figura 3 muestra las formas de onda del regulador “Boost”.

El voltaje de salida es regulado al controlar el tiempo de encendido de Q en un lazo de retroalimentación negativa. Si la corriente DC de carga aumenta, el tiempo de encendido es aumentado automáticamente para entregar más energía a la carga.

Si Vin disminuye, y si Ton no fuera cambiado, la corriente pico, y también la energía almacenada en L1 disminuiría y el voltaje DC de salida disminuiría. Pero el lazo de retroalimentación negativa sensa cualquier variación del voltaje de salida y aumenta Ton para mantener el voltaje de salida constante.

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Fig 4. Formas de onda de un regulador Boost.

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