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Fig. 1: Esquema básico de un convertidor Boost. El interruptor suele ser un MOSFET, IGBT o BJT. Convertidor Boost De Wikipedia, la enciclopedia libre El convertidor Boost (o elevador) es un convertidor DC a DC que obtiene a su salida una tensión continua mayor que a su entrada. Es un tipo de fuente de alimentación conmutada que contiene al menos dos interruptores semiconductores (diodo y transistor), y al menos un elemento para almacenar energía (condensador, bobina o combinación de ambos). Frecuentemente se añaden filtros construidos con inductores y condensadores para mejorar el rendimiento. Un conector de suministro de energía habitual normalmente no se puede conectar directamente a dispositivos como ordenadores, relojes o teléfonos. La conexión de suministro genera una tensión alterna (AC) y los dispositivos requieren tensiones continuas (DC). La conversión de potencia permite que dispositivos de continua utilicen energía de fuentes de alterna, este es un proceso llamado conversión AC a DC y en él se usan convertidores AC a DC como rectificadores. La energía también puede provenir de fuentes DC como baterías, paneles solares, rectificadores y generadores DC, pero ser de niveles inadecuados. El proceso de cambiar una tensión de continua a otra diferente es llamado conversión DC a DC. Un convertidor Boost es uno de los tipos de convertidores DC a DC. Presenta una tensión de salida mayor que la tensión de la fuente, pero la corriente de salida es menor que la de entrada. Índice 1 Historia 2 Análisis del circuito 2.1 Modo Continuo 2.2 Modo Discontinuo 3 Aplicaciones 4 Referencias 5 Véase también 6 Enlaces externos Historia
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21/5/2015 ConvertidorBoostWikipedia,laenciclopedialibre
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Fig.1:EsquemabsicodeunconvertidorBoost.ElinterruptorsueleserunMOSFET,IGBToBJT.
ConvertidorBoostDeWikipedia,laenciclopedialibre
ElconvertidorBoost(oelevador)esunconvertidorDCaDCqueobtieneasusalidaunatensincontinuamayorqueasuentrada.Esuntipodefuentedealimentacinconmutadaquecontienealmenos dos interruptores semiconductores (diodo y transistor), y al menos un elemento paraalmacenarenerga(condensador,bobinaocombinacindeambos).Frecuentementeseaadenfiltrosconstruidosconinductoresycondensadoresparamejorarelrendimiento.
Un conector de suministro de energa habitual normalmente no se puede conectar directamente adispositivoscomoordenadores,relojes o telfonos.La conexinde suministro generauna tensinalterna (AC) y los dispositivos requieren tensiones continuas (DC). La conversin de potenciapermite que dispositivos de continua utilicen energa de fuentes de alterna, este es un procesollamadoconversinACaDCyenlseusanconvertidoresACaDCcomorectificadores.
LaenergatambinpuedeprovenirdefuentesDCcomobateras,panelessolares,rectificadoresygeneradoresDC,peroserdenivelesinadecuados.ElprocesodecambiarunatensindecontinuaaotradiferenteesllamadoconversinDCaDC.UnconvertidorBoostesunodelostiposdeconvertidoresDCaDC.Presentaunatensindesalidamayorquelatensindelafuente,perolacorrientedesalidaesmenorqueladeentrada.
ndice
1Historia2Anlisisdelcircuito
2.1ModoContinuo2.2ModoDiscontinuo
3Aplicaciones4Referencias5Vasetambin6Enlacesexternos
Historia
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Fig.2:LasdosconfiguracionesdeunBoost.(a)Laenergasetransfieredelafuentealabobinaydelcondensadoralacarga.(b)laenergasetransfieredelafuenteydelabobinaalcondensadoryalacarga.
Paraaumentar laeficiencia, lasfuentesconmutadasdebenactivarseydesactivarserpidamentey tenerbajasprdidas.Lallegadade losdispositivossemiconductores de conmutacin de la dcada de 1950 supuso elmayor hito y provoc que fuentes conmutadas como el convertidorBoost fuesenposibles.Losinterruptoressemiconductorespuedenconmutarrpidamenteysermsduraderosqueotrosconmutadorescomovlvulasdevacoorelselectromecnicos.
Elmayor desarrollo de los convertidoresDC aDC se produjo a principios de la dcada de 1960 cuando los interruptores semiconductores fuerondispositivosaccesibles,ademsseaplicaronenlaindustriaaeroespacial,quenecesitabapequeos,ligerosyeficientesconvertidores.
En1977R.D.Middlebrook(CalTech)publiclosmodelosparaconvertidoresDCaDCusadoshoyendausandoelmodelodelespaciodeestados.
Anlisisdelcircuito
El principio bsico del convertidor Boost consiste en dos estados distintos dependiendo del estado delinterruptorS(verfig.2):
Cuandoel interruptorestcerrado(Onstate) labobinaL almacenaenergade la fuente,a lavez lacargaesalimentadaporelcondensadorC.Cuandoelinterruptorestabierto(Offstate)elnicocaminoparalacorrienteesatravsdeldiodoDycirculaporelcondensador(hastaquesecargacompletamente)ylacarga.
Existendossituacionesdefuncionamiento:Modocontinuo(todalaenergasetransfierealacarga,sinllegara que la corriente se anule), yModoDiscontinuo (la carga consumemenos de lo que el circuito puedeentregarenunciclo).
ModoContinuo
Cuandounconvertidorboostoperaenmodocontinuo,lacorrienteatravsdelinductor(IL)nuncallegaacero.Lafigura3muestralasformasdeondatpicasdecorrientesyvoltajesdeunconvertidoroperandoenestemodo.
El voltaje de salida se puede calcular como sigue, en el caso de un convertidor ideal (es decir, que usacomponentesconcomportamientoideal),operandoencondicionesestacionarias:
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Fig.3:FormasdeondadecorrienteyvoltajeenunconvertidorBoostoperandoenmodocontinuo.
DuranteelestadoON,elconmutadorSestcerrado,loquehacequeelvoltajedeentrada(Vi)aparezcaentrelosextremosdelinductor,loquecausauncambiodecorriente(IL)atravsdelmismoduranteunperodo(t),segnlaformula:
AlfinaldelestadoON,elincrementoencorrienteatravsdelinductores:
Deselciclode trabajo (factoractivo),querepresenta la fraccindelperiodoTduranteelcualelconmutadorSestON.Por tanto,Dvariaentre0(SsiempreOFF)y1(SsiempreON).
Durante el estado OFF, el conmutador S est abierto, y la corriente del inductor fluye atravsdelacarga.Siconsideramosquenohaycadadetensineneldiodo(necesarioparaque el condensador no devuelva corriente hacia atrs), y un condensador suficientementegrandeenvoltajeparamanteneresteconstante,laevolucindeILes:
Portanto,lavariacindeILduranteelperiodoOFFes:
Siconsideramosqueelconvertidoroperaencondicionesestacionarias,lacantidaddeenergaalmacenadaencadaunodesuscomponentes,debeserlamismaalprincipioyalfinaldelciclocompletodeconmutacin.Enparticular,laenergaalmacenadaenelinductorestdadapor:
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Aspues,esovbioquelacorrientedeinductortienequeserlamismaalprincipioyalfinaldelciclodeconmutacin.Estopuedeserexpresadocomo:
Sustituyendo y porsusexpresiones,nosqueda:
Estopuedesimplificarseen:
Loquenosdicequeelfactoractivo("dutycycle")es:
Deestaexpresin,sepuedeverqueelvoltajedesalidaessiempremayorqueeldeentrada(yaqueelfactoractivoDvaentre0y1),yqueseincrementaconD, tericamente hasta el infinito segnD se acerca a 1.Esto es por lo que normalmente este convertidor a veces se llama "stepup converter"(convertidorquesubeunescaln).
ModoDiscontinuo
Enalgunassituaciones,lacantidaddeenergarequeridaporlacargaessuficientementepequeacomoparasertransferidaenuntiempomenorqueeltiempototaldelciclodeconmutacin.Enestecaso,lacorrienteatravsdelinductorcaehastacerodurantepartedelperiodo.Lanicadiferenciaenelprincipiodescritoantesparaelmodocontinuo,esqueelinductorsedescargacompletamentealfinaldelciclodeconmutacin(verformasdeondadelafigura4).Sinembargo,estapequeavariacinenelfuncionamiento,tieneunfuerteefectoenlaecuacindelvoltajedesalida,quepuedecalcularsecomosigue:
Comolacorrientedelinductoralprincipiodelcicloescero,sumaximovalor (eneltiempot=D.T)es:
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Fig.4:Formasdeondadecorrienteyvoltajeenunconvertidorboostoperandoenmododiscontinuo.
DuranteeltiempoOFF,ILcaehastacerodespusdeuntiempo.T:
Usandolasdosecuacionesprevias,es:
LacorrientedecargaIoesigualalacorrientemediadeldiodo(ID).Comosepuedeobservaren la figura 4, la corriente del diodo es igual a la corriente del inductor durante el estadoOFF.Portanto,lacorrientedesalidapuedeescribirsecomo:
ReemplazandoILmaxyporsusexpresionesrespectivastenemos:
Portanto,lagananciadelvoltajedesalidaes:
Comparado con la expresindel voltaje de salidapara elmodo continuo, esta expresion esmuchoms compleja.Adems enmododiscontinua, laganancia de voltaje de salida no solo depende del factor activoD, sino tambin de la inductancia del inductor L, del voltaje de entradaVi, de lafrecuenciadeconmutacinydelacorrientedeentrada.
Aplicaciones
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Generalmentelossistemasalimentadosporbaterasnecesitanapilarvariasbaterasenserieparaaumentarlatensin.Sinembargoavecesnoesposibleconectarvariasbaterasenserieporrazonesdepesooespacio.LosconvertidoresBoostpuedenincrementarelvoltajeyreducirelnmerodepilas.
AlgunasaplicacionesqueusanconvertidoresBoostsonvehculoshbridos(porejemploelToyotaPrius)ysistemasdealumbrado.
Referencias
MOHAN,NEDet.al.(2003).PowerElctronics.Hoboken:JohnWiley&Sons,Inc.ISBN0471429082.
Vasetambin
ConvertidordepotenciaConvertidorBuckConvertidorBuckBoostConvertidorukConvertidorFlybackElectrnicadepotenciaFuentedealimentacin
EnlacesexternosFuentesconmutadas(http://html.rincondelvago.com/fuentesconmutadas.html)ConvertidoresDCaDC(http://web.archive.org/web/http://www.powerdesignersusa.com/InfoWeb/design_center/articles/DCDC/converter.shtm)AnimacindelfuncionamientodeunBoost(http://www.ipes.ethz.ch/ipes/_Java2_Prototypen/e_cir_boost.html)
Obtenidodehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Convertidor_Boost&oldid=72960387
Categora: Fuentesdealimentacin
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