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• Fabricio Veintimilla Bautista

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Circuito Bootstrap Los interruptores en circuitos como los convertidores CC-CC realizan una transición cuando la tensión y la corriente son distintas de cero, lo que produce pérdidas de potencia. Esas perdidas se pueden minimizar con circuitos de excitadores diseñados para proporcionar unas rápidas transiciones de conmutación. El circuito de excitación para un MOSFET Un MOSFET es un dispositivo controlado por tensión. Su estado de conducción se consigue cuando la tensión puerta-fuente sobrepasa de forma suficiente la tensión umbral, lo que fuerza al MOSFET a entrar en la región de trabajo óhmica. Normalmente esa tensión esta entre 10 a 20 V. El estado desactivado se consigue con una tensión menor que la tensión umbral. Algunas topologías, como el convertidor reductor que utiliza un MOSFET de canal n, requieren que el circuito de excitación del MOSFET sea flotante con respecto a la masa del circuito. A los circuitos de excitación para estas aplicaciones se les llama circuito de excitación de lado alto. Un circuito de excitación que se puede utilizar es el llamado “Bootstrap” mostrado en la figura

Circuito Bootstrap Cuando v I está en nivel alto, Q 1 conduce y M 2 conduce. Con M 2 activado, el condensador C 1se carga a través del diodo a la tensión V s . Cuando v I está en nivel bajo, Q1 está al corte y la tensión de puerta del transistor de conmutación M 1 se eleva hasta V c+¿ ¿, haciendo conducir a M 1. Con M 1 activado y la tensión de salida v o igual a V s , la puerta de M 1 está a 2 V s a causa de la carga almacenada en C 1. Esto mantiene en M 1 una tensión puerta-fuente de V s , mientras M 1 esté conduciendo. Cuando v I pasa a nivel alto y Q 1 entra en conducción, la puerta de M 1 pasa a nivel bajo para poner a M 1 al corte.

Los excitadores de puerta para MOSFET se pueden obtener en forma de circuito integrado. El IR2110 de International Rectifier está diseñado para excitar tanto a un interruptor de lado alto como a uno de lado bajo. [1] Para la implementación del circuito de excitación Bootstrap se va a simular un convertidor CC-CC tipo SEPIC con las siguientes especificaciones V g=55 V V =54 V I =8 A R=6.75Ω f =15 kHz ∆ i=10 % I =0.8 A ∆ v=10 % V =5.4 V D=0.5 C 1=C2 =49 μF L1=L2=2.3 mH

Circuito SEPIC simulado en Proteus sin circuito Bootstrap de excitación del MOSFET conectado

Formas de onda del osciloscopio de Proteus En la figura se puede ver que cuando no está conectado el circuito de excitación al MOSFET existe bastante perdida a la salida pues el voltaje medio está alrededor de 25 V como se ve en la figura. Esto indica que conectar una señal de pulsos directamente al MOSFET no es lo correcto pues no se obtienen los resultados esperados mediante las especificaciones del circuito

Circuito SEPIC simulado en Proteus con circuito Bootstrap de excitación del MOSFET En la figura se observa que al conectar el circuito Bootstrap al MOSFET se logra obtener los valores esperados ya que el voltaje medio de salida es de alrededor de 54.5 V que es un valor cercano al especificado para la simulación.

Referencias [1]

D. W Hart, “Electronica de Potencia,” Madrid, España. Pearson education, Madrid, p. 472, 2001.