Convertidores de Modo de Conmutación de CC-CC

Convertidor Reductor (buck)

Dra. Victoria Serrano

II Semestre 2019 Electrónica de Potencia 1

Introducción

• Para convertir la entrada no regulada en una salida de CC controlada en el nivel de voltaje deseado

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Tipos de Convertidores CC-CC

1. Convertidor reductor (buck)

2. Convertidor elevador (boost)

3. Convertidor reductor/elevador (buck-boost)

4. Convertidor Cúk

5. Convertidor de puente completo (adaptacióndel convertidor reductor)

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Conversión de CC-CC en Modo de Conmutación

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• Control PWM:

– 𝑇𝑠– Duración de encendido del interruptor para

controlar el voltaje medio de salida

𝑇𝑆 = periodo de conmutación𝐷 =𝑡𝑒𝑛𝑐𝑇𝑠

=𝑣𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑜𝑙

𝑉𝑠𝑡= relación de trabajo

Respuesta de Filtro de Salida

Frecuencia de conmutación debe estar por lo menos unas 100 veces arriba de 𝑓𝑐 para facilitar el filtrado

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Modos de Operación de Convertidores CC-CC

• Conducción de corriente continua

• Conducción de corriente discontinua

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Convertidor Reductor (Buck)

• Para un voltaje de salida más bajo que el de entrada

• Aplicaciones principales:

– Fuente de energía CC regulada

– Control de velocidad de motores de CC

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Modulador de Anchura de Impulsos(PWM)

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Convertidor Reductor de CC-CC

• La frecuencia de ángulo fc de este filtro pasa bajas se selecciona de modo que sea mucho más baja que la frecuencia de conmutación

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Convertidor Reductor de CC-CC

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Modo de Conducción Continua

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Corriente que define la frontera entre operaciónen modo continuo y modo discontinuo

Ecuación en términos generales:

𝐼𝑂𝐵 =𝐷𝑇𝑆2𝐿

𝑉𝑑 − 𝑉0

𝑉0 constante (Fuente de alimentación):

𝐼𝑂𝐵 =𝑉0𝑇𝑆2𝐿

1 − 𝐷

𝑉𝑑 constante (control de motores DC):

𝐼𝑂𝐵 =𝑉𝑑𝑇𝑆2𝐿

𝐷 1 − 𝐷

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Frontera entre modo continuo y modo discontinuo

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Corriente en el inductor Corriente de frontera

Formas de onda en el filtro de salidapara el convertidor reductor

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∆𝑉0 =𝑇𝑆8𝐶

𝑉0𝐿

1 − 𝐷 𝑇𝑆

Variación de voltaje en el capacitor de filtro:

Frecuencia de corte del filtro LC:

𝑓𝐶 =1

2𝜋 𝐿𝐶

𝒇𝑪 debe ser mucho menor que 𝒇𝑺

Simulación-Convertidor Reductor

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Corriente en el Inductor

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Voltaje de Salida

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