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• Gianmarco JP

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1. Resumen El conocimiento de las estructuras básicas de los convertidores de potencia CC-CC resulta imprescindible para comprender cómo funcionan los sistemas de alimentación electrónica moderna y los accionamientos eléctricos. La regulación de velocidad de las máquinas eléctricas, sean estas de corriente continua, asíncronas, síncronas o especiales, como motores paso a paso, no puede desligarse en la actualidad de la electrónica de potencia. La justificación de esta necesidad reside en el hecho de que, en muchos casos, la fuente primaria de energía eléctrica presenta un formato en cuanto a sus valores de amplitud, frecuencia y número de fases, que no es compatible con el requerido por la máquina, por lo que debe introducirse un elemento convertidor que realice las labores de conversión. Este laboratorio cuenta con una teoría descriptiva acerca del principio de operación del prototipo, metodología de diseño, conclusiones, etc. Como son del Convertidor elevador Boost, Convertidor reductor (buck) y Convertidor reductor/elevador (buckboost); entendiendo también otros tipos de convertidores: Convertidor Cúk y Convertidor de puente completo. PALABRAS CLAVES: CONVERTIDOR DE POTENCIA CC, PRINCIPIO DE OPERACIÓN, ENERGÍA ELÉCTRICA, BOOST, BUCK, BUCK-BOOST.

2. Procedimiento y Análisis de Resultados  Objetivos: 

Conocer los diferentes tipos de Convertidores cc-cc.



Comprobar mediante simulaciones, el cambio de voltajes de los sistemas Convertidores de CC-CC.



Diseñar un convertidor CC-CC reductor, elevador y reductor/elevador.

 Marco Teórico: Se llama convertidor CC-CC a un dispositivo que transforma corriente continua de una tensión a otra. Suelen ser reguladores de conmutación, dando a su salida una tensión regulada y, la mayoría de las veces con limitación de corriente. Se tiende a utilizar frecuencias de conmutación cada vez más elevadas porque permiten reducir la capacidad de los condensadores, con el consiguiente beneficio de volumen, peso y precio. Los convertidores de CC-CC se usan extensamente en sistemas de suministro de energía CC regulados de modo de conmutación y en aplicaciones de accionamientos [Escriba texto]

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motrices. Como se muestra en la figura 1-1, la entrada a estos convertidores es a menudo un voltaje de CC no regulado que se obtiene mediante la rectificación del voltaje de línea, y por tanto fluctuará debido a los cambios en la magnitud del voltaje de línea.

Fig 1-1. Sistema Convertidor CC-CC

Los convertidores de modo de conmutación de CC a CC se usan para convertir la entrada de CC no regulada en una salida de CC controlada en el nivel de voltaje deseado. Existen los siguientes convertidores de CC-CC: 1. Convertidor reductor (buck). 2. Convertidor elevador (boost). 3. Convertidor reductor/elevador (buck-boost). 4. Convertidor Cúk. 5. Convertidor de puente completo

CONTROL DE CONVERTIDORES DE CC-CC En los convertidores de CC-CC, el voltaje medio de salida de CC debe controlarse para que iguale un nivel deseado, aunque quizá fluctúen el voltaje de entrada y la carga de salida. Los convertidores de CC-CC de modo de conmutación utilizan a uno o más interruptores para transformar CC de un nivel a otro. En un convertidor CC-CC con un voltaje de entrada dado, el voltaje medio de salida se controla mediante el control de los tiempos de encendido y apagado (tenc y tapag).

CONVERTIDOR REDUCTOR (BUCK) Como implica su nombre, un convertidor reductor produce un voltaje medio de salida más bajo que el voltaje CC de entrada Vd. Su aplicación principal es en fuentes de energía de CC regulada y el control de velocidad de motores de CC.

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Fig 1-2. Modulador de anchura de pulsos. Diagramas de bloques. Señales del Comparador

CONVERTIDOR ELEVADOR (BOOST) La figura 1-3 muestra un convertidor elevador. Su aplicación principal es en fuentes de energía de CC regulada y en el frenado regenerativo de motores de CC. Como implica su nombre, el voltaje de salida siempre es más grande que el voltaje de entrada. Cuando el interruptor está encendido, el diodo es de polarización inversa, lo que aísla la etapa de salida. La entrada suministra energía al inductor. Cuando el interruptor está apagado, la etapa de salida recibe energía tanto del inductor como de la entrada.

Fig 1-3 Convertidor Elevador cc-cc

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CONVERTIDOR REDUCTOR/ELEVADOR (BUCK-BOOST) La principal aplicación de un convertidor reductor/elevador es en fuentes de energía CC reguladas, donde puede preferirse una salida de polaridad negativa respecto de la terminal común del voltaje de entrada, y donde el voltaje de salida puede ser más alto o más bajo que el voltaje de entrada. Un convertidor buck-boost se obtiene por medio de la conexión en cascada de los dos convertidores básicos: el convertidor reductor y el convertidor elevador. En estado permanente, la relación de conversión de voltaje de salida a voltaje de entrada es el producto de las relaciones de conversión de los dos convertidores en cascada

Fig 1-4 Convertidor buck-boost cc-cc

CONVERTIDOR CÚK DE CC-CC

Fig 1-5 Convertidor cúk cc-cc

 Equipo utilizado:  

Software Proteus 8 Professional. Para la simulación:  Diodos  Mosfets  Swich  Capacitores  Resistencias.  Fuente de poder o baterías en cc

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 Procedimiento: Se implementó el siguiente circuito de la figura, utilizando el software de simulación anteriormente mencionado para comprobar el modo de funcionamiento de los convertidores cc-cc reductor, elevador y reductor/elevador.

 Resultados experimentales: No se obtuvieron resultados experimentales, dado que la simulación realizada no se implementó en Protoboard. Sólo se trabajó con la simulación, que más adelante explicaremos el funcionamiento de cada uno de los circuitos que implementaremos.

 Análisis de resultados: El análisis de los circuitos que se presentan en el laboratorio correspondiente se encuentran en el desarrollo del cuestionario donde podemos entender cómo funciona cada circuito y diferenciarlos uno de los otros. Cada circuito se realizó con frecuencias de conmutación menores para visualizar mejor los resultados. Aun sabiendo que estos obtienen diferentes resultados con mayores frecuencias de conmutación. CONVERSOR REDUCTOR:

Fig 1-6 Análisis De Un Conversor Reductor Básico en modo continuo

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Fig 1-7 Análisis De Un Conversor Reductor Básico En Modo Discontinuo

CONVERSOR ELEVADOR:

Fig 1-8 Análisis De Un Conversor Elevador Básico En Modo Continuo

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Fig 1-9 Análisis De Un Conversor Elevador Básico En Modo Discontinuo

CONVERSOR REDUCTOR/ ELEVADOR:

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Fig 1-10 Análisis De Un Conversor Reductor/Elevador Básico En Modo Continuo

Fig 1-11 Análisis De Un Conversor Reductor/Elevador Básico En Modo Discontinuo

3. Cuestionario 3.1 ¿Qué es un Convertidor? Es el proceso de convertir una forma de energía en otra, esto puede incluir procesos electromecánicos o electroquímicos. En electricidad y electrónica los tipos más habituales de conversión son: 

DC a DC.- transforma corriente continua de una tensión a otra. Suelen ser reguladores de conmutación, dando a su salida una tensión regulada y, la mayoría de las veces con limitación de corriente.



AC a DC (en fuentes de alimentación). 

Rectificadores



Fuentes de alimentación conmutadas



DC a AC (inversores).



AC a AC

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 

Transformadores/autotransformadores Convertidores de tensión a corriente y viceversa.

3.2 ¿Cuál es el principio de operación de un Convertidor? Su principio de operación se basa en una operación periódica, en donde se suministrar tensión de la fuente a la carga durante un tiempo (Ton) y posteriormente se aplica un cortocircuito sobre esta, el resto del período (T). En el caso de los convertidores CC-CC básicos estudiando en el presente laboratorio son: CONVERSOR REDUCTOR En este esquema la corriente por la carga sólo puede ser positiva al igual que la tensión, debido a la disposición de las dos componentes de potencia. Su principal aplicación como su nombre lo indica es suministrar tensión continua variable desde cero hasta el valor de la fuente. En este puente la componente con control se utiliza para suministrar tensión a la carga mientras que el diodo de descarga libre origina el cortocircuito necesario para regular la tensión.

Fig 1-12 Conversor Reductor Básico

CONVERSOR ELEVADOR En este esquema, la componente principal coloca la carga en cortocircuito, estableciendo una corriente en sentido contrario al indicado en la figura.

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Al apagarse la componente principal la inductancia de la carga se opondrá al cambio brusco de corriente manteniendo el sentido de circulación de esta, de la carga a la fuente. Este puente requiere para su funcionamiento que la carga sea activa, es decir, que posea fuente de tensión y que posea una componente de inductancia. La fuente de la carga es inferior a la de la fuente, de ahí el nombre de conversor elevador. Su principal aplicación es frenado regenerativo.

Fig 1-13 Conversor Elevador Básico

CONVERSOR REDUCTOR / ELEVADOR Permite tanto la operación de reducción como elevación de tensión, su funcionamiento tiene las mismas restricciones que el conversor elevador. Su principal aplicación es en tracción de vehículos eléctricos tanto en la operación de aceleración como de frenado.

Fig 1-14 Conversor Reductor/Elevador Básico

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3.3 Realice las mediciones y explique los valores de entrada y salida para el circuito boost.

Fig 1-15 Esquema básico de un convertidor Boost. El interruptor suele ser un MOSFET, IGBT o BJT.

Fig1-16 Circuito Elevador en Proteus

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Fig1-17 Señal del Circuito Elevador en Proteus (osciloscopio)

 Dependiendo del estado del interruptor (MOSFET):

Fig 1- 18 Cuando el interruptor (MOSFET) está cerrado (On-state)

La bobina L almacena energía de la fuente, a la vez la carga es alimentada por el condensador C.

Fig 1-19 Cuando el interruptor (MOSFET) está abierto (Off-state)

El único camino para la corriente es a través del diodo D y circula por el condensador (hasta que se carga completamente) y la carga.  Existen dos situaciones de funcionamiento: [Escriba texto]

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

Modo Continuo:

Fig 1-20 Formas de onda de corriente y voltaje en un convertidor Boost operando en modo Continuo. (Toda la energía se transfiere a la carga, sin llegar a que la corriente se anule)

La corriente a través del inductor (IL) nunca llega a cero. El voltaje de salida se puede calcular como sigue, en el caso de un convertidor ideal (es decir, que usa componentes con comportamiento ideal), operando en condiciones estacionarias: Durante el estado ON, el conmutador (MOSFET) está cerrado, lo que hace que el voltaje de entrada (Vi) aparezca entre los extremos del inductor, lo que causa un cambio de corriente (IL) a través del mismo durante un período (t), según la fórmula:

Al final del estado ON, el incremento en corriente a través del inductor es:

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D es el ciclo de trabajo (factor activo), que representa la fracción del periodo T durante el cual el conmutador S está ON. Por tanto, D varía entre 0 (interruptor siempre OFF) y 1 (interruptor siempre ON). Durante el estado OFF, el conmutador S está abierto, y la corriente del inductor fluye a través de la carga. Si consideramos que no hay caída de tensión en el diodo (necesario para que el condensador no devuelva corriente hacia atrás), y un condensador suficientemente grande en voltaje para mantener este constante, la evolución de IL es:

Por tanto, la variación de IL durante el periodo OFF es:

Así pues, es obvio que la corriente de inductor tiene que ser la misma al principio y al final del ciclo de conmutación. Esto puede ser expresado como:

Sustituyendo

y

por sus expresiones, nos queda:

Esto puede simplificarse en:

Lo que nos dice que el factor activo ("duty cycle") es:

De esta expresión, se puede ver que el voltaje de salida es siempre mayor que el de entrada (ya que el factor activo D va entre 0 y 1), y que se incrementa con D, teóricamente hasta el infinito según D se acerca a 1. Esto es por lo que normalmente este convertidor a veces se llama "step-up converter" (convertidor que sube un escalón).

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

Modo Discontinuo:

Fig 1-21 Formas de onda de corriente y voltaje en un convertidor Boost operando en modo Dicontinuo. (La carga consume menos de lo que el circuito puede entregar en un ciclo).

En algunas situaciones, la cantidad de energía requerida por la carga es suficientemente pequeña como para ser transferida en un tiempo menor que el tiempo total del ciclo de conmutación. En este caso, la corriente a través del inductor cae hasta cero durante parte del periodo. La única diferencia en el principio descrito antes para el modo continuo, es que el inductor se descarga completamente al final del ciclo de conmutación. Sin embargo, esta pequeña variación en el funcionamiento, tiene un fuerte efecto en la ecuación del voltaje de salida, que puede calcularse como sigue: Como la corriente del inductor al principio del ciclo es cero, su máximo valor tiempo t=D.T) es:

Durante el tiempo OFF, IL cae hasta cero después de un tiempo δ.T:

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(en el

Usando las dos ecuaciones previas, δ es:

La corriente de carga Io es igual a la corriente media del diodo (I D). Como se puede observar en la figura 4, la corriente del diodo es igual a la corriente del inductor durante el estado OFF. Por tanto, la corriente de salida puede escribirse como:

Reemplazando ILmax y δ por sus expresiones respectivas tenemos:

Por tanto, la ganancia del voltaje de salida es:

Comparado con la expresión del voltaje de salida para el modo continuo, esta expresion es mucho más compleja. Además en modo discontinua, la ganancia de voltaje de salida no solo depende del factor activo D, sino también de la inductancia del inductor L, del voltaje de entrada Vi, de la frecuencia de conmutación y de la corriente de entrada.

En conclusión obtenemos un Vi=12V y un Vo=95V este voltaje es obtenido con una frecuencia del Clock de 60Hz, El Vo puede varias de acuerdo a muchos factores, como son la señal de Clock con una mayor frecuencia se obtiene voltajes más altos y con una menor frecuencia Vo no tan elevados con respecto al Vi, como también puede varias cambiando valores como la inductancia, la resistencia, la capacitancia; en lo cual todo influye en el cambio del voltaje de salida Vo y la estabilidad que tiene ella para mostrar el valor.

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3.4 Realice las mediciones y explique los valores de entrada y salida para el circuito buck.

Fig 1-22 Esquema básico de un convertidor Buck. El interruptor suele ser un MOSFET, IGBT o BJT

Fig1-23 Circuito Reductor en Proteus

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Fig1-24 Señal Circuito Reductor en Proteus (Osciloscopio)

Consta de un inductor controlado por dos dispositivos semiconductores los cuales alternan la conexión del inductor bien a la fuente de alimentación o bien a la carga.  Dependiendo del estado del interruptor (MOSFET)

Fig 1-25 La energía se transfiere de la fuente a la bobina al condensador y a la carga.

Fig 1-26 La energía se transfiere de la bobina y condensador a la carga.

 Existen dos situaciones de funcionamiento:  Modo continuo

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Fig 1- 27 Evolución de las tensiones y corrientes con el tiempo en un convertidor Buck ideal en modo Continuo

El convertidor se dice que está modo continuo si la corriente que pasa a través del inductor (IL) nunca baja a cero durante el ciclo de conmutación. En este modo, el principio de funcionamiento es descrito por el cronograma de la Fig 1-27. 

Con el interruptor cerrado la tensión en el inductor es VL = Vi − Vo y la corriente aumenta linealmente. El diodo está en inversa por lo que no fluye corriente por él.



Con el interruptor abierto el diodo está conduciendo en directa. La tensión en el inductor es VL = − Vo y la corriente disminuye.

La energía almacenada en el inductor es:

Como puede verse la energía almacenada en la bobina se incrementa en estado ON (interruptor cerrado) y se decrementa durante el estado OFF (interruptor abierto). La bobina se usa para transferir energía desde la entrada a la salida. La variación de IL viene dada por:

Con VL igual a durante el estado a ON y a incremento de corriente en ON es:

De la misma forma el decremento de corriente en OFF es: [Escriba texto]

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durante el estado OFF. El

Si se asume que el convertidor opera en un estado estable, la energía almacenada en cada componente al final del ciclo de conmutación T es igual a que había al principio del ciclo. Esto significa que la corriente IL es igual en t=0 y en t=T.

Por lo tanto: De las ecuaciones anteriores se obtiene:

Como se puede ver en la figura 3 and . D es un escalar llamado ciclo de trabajo (duty cycle) cuyo valor está comprendido entre 0 y 1:

Esta ecuación puede ser reescrita como:

De esta ecuación se puede observar como la tensión de salida del conversor varía linealmente con el ciclo de trabajo para una tensión de entrada dada. Como el ciclo de trabajo D es igual al cociente entre tOn y el periodo T no puede ser mayor a 1. Por consiguiente

, de ahí su nombre de reductor.

Por ejemplo para regular una tensión de 12 V a 3 V el ciclo de trabajo en un circuito ideal debe ser del 25% como se muestra en nuestro circuito.



Modo Discontinuo

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Fig 1-28 Evolución de las tensiones y corrientes con el tiempo en un convertidor Buck ideal en modo discontinuo

En algunos casos la cantidad de energía requerida por la carga es tan pequeña que puede ser transferida en un tiempo menor que el periodo de conmutación; en este caso la corriente a través de la bobina cae a cero durante una parte del periodo. La única diferencia con el funcionamiento descrito antes es que el inductor está completamente descargado al final del ciclo de conmutación .Esto tiene algunos efectos sobre las ecuaciones anteriores. La energía en el inductor sigue siendo la misma al principio y al final del ciclo (esta vez de valor cero). Esto significa que el valor medio de la tensión del inductor (V L) es cero (el área de los recuadros amarillos y naranjas de la figura 1-28)

De esta manera el valor de δ es:

La corriente de salida entregada a la carga ( ) es constante. También se supone que la capacidad del condensador de salida es suficientemente alta para mantener constante el nivel de tensión en sus terminales durante un ciclo de conmutación. Esto implica que la corriente que pasa a través del condensador tiene como valor medio cero, así que la corriente media en la bobina será igual a la corriente de salida:

Como se puede ver en la figura 4, la forma de onda de la corriente en el inductor es triangular, por consiguiente el valor medio de IL puede ser calculado geométricamente: [Escriba texto]

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La corriente en el inductor es cero al principio y aumenta durante t On hasta llegar a ILmax. Esto significa que ILmax es igual a:

Sustituyendo el valor de ILmax en las ecuaciones anteriores:

Y sustituyendo δ por la expresión dada:

Que puede ser reescrito como:

Como se puede ver la tensión de salida de un convertidor Buck en modo discontinuo es más complicada que su contraparte en modo continuo. Además la tensión de salida es función no sólo de la tensión de entrada (V i) y el ciclo de trabajo (D), sino también del valor de la bobina (L), el periodo de conmutación (T) y la corriente de salida (Io).

3.5 Realice las mediciones y explique los valores de entrada y salida para el circuito buck-boost.

Fig 1-29 Esquema básico de un convertidor buck-boost

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Fig1-30 Circuito Reductor / Elevador en Proteus

Fig1-31 Señal Circuito Reductor / Elevador en Proteus (osciloscopio)

 Dependiendo del estado del interruptor (MOSFET)

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Fig1-32 La fuente de voltaje de la entrada proporciona corriente al inductor y el condensador proporciona corriente a la resistencia.

Fig 1-33 El inductor proporciona corriente a la carga a través del diodo.



Durante el estado On, la fuente de entrada de voltaje está directamente conectada al inductor (L). Por lo que se almacena la energía en L. En este paso, el condensador proporciona corriente a la carga de salida.



Durante el estado Off, el inductor está conectado a la carga de salida y el condensador, por lo que la energía es transferida de L a C y R.  Funcionamiento:

Comparado a los convertidores buck y boost , las características del convertidor buck– boost son principalmente:  

La polaridad del voltaje de salida es inverso al de entrada. El voltaje de salida puede variar linealmente desde 0 a (para un convertidor ideal). Los rangos de voltaje de salida para un convertidor buck y boost son respectivamente 0 a



y

hasta

.

Modo Continuo

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Fig1-34 Formas de onda de la corriente y el voltaje en un convertidor Buck–Boost operando en modo continuo.

Si la corriente a través el inductor L nunca cae hasta cero durante un ciclo de conmutación, diremos que el convertidor trabaja en modo continuo. Las formas de onda de la corriente y el voltaje en un convertidor ideal pueden observarse en al Figura 3. Desde hasta , el convertidor está en estado On, por lo que el interruptor S está cerrado. La tasa de cambio en la corriente del inductor (IL) viene dada por

Al final del estado On, el incremento de IL es por consiguiente:

D es el ciclo de trabajo. Representa la fracción del periodo T de conmutación durante el cual el interruptor está conduciendo o en estado On. Por lo tanto D va desde 0 (S siempre está abierto) hasta 1 (S siempre está cerrado). Durante el estado Off, el interruptor S está abierto, por lo que la corriente del inductor fluye a través de la carga. Si asumimos que la caída de voltaje en el inductor es nula, y el condensador es suficientemente grande para que no hayan variaciones de voltaje, la evolución de ILes: [Escriba texto]

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Por consiguiente, la variación de IL durante el periodo Off:

Como consideramos que el convertidor trabaja en régimen permanente, la cantidad de energía almacenada en cada uno de los componentes tiene que ser igual al principio y al final del ciclo de conmutación. Como la energía en una bobina viene dada por:

es obvio que el valor de IL al final del estado Off tiene que ser igual que el valor de IL en el principio del estado On, i.e. la suma de las variaciones de IL durante los estados On y Off tiene que ser cero:

Substituyendo

y

por sus expresiones correspondientes:

Esto puede ser escrito como:

Esto lleva a:

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De la anterior expresión puede observarse que la polaridad del voltaje de salida es siempre negativo (mientas el ciclo de trabajo esté entre 0 y 1), y que sus valores absolutos incrementan con D, teóricamente hasta menos infinito mientras "D" se acerca a 1. Aparte de la polaridad, este convertidor puede ser tanto elevador (como un convertidor boost) o reductor (como un convertidor buck). Es por eso que nos referimos a él como un convertidor buck–boost.

4. Conclusiones 

Simplifican la alimentación de un sistema, porque permiten generar las tensiones donde se necesitan, reduciendo la cantidad de líneas de potencia necesarias. Además permiten un mejor manejo de la potencia, control de tensiones de entrada, aumento de armónicas y un aumento en la seguridad, por lo que tienen una gran eficiencia.



Generan ruido, No sólo en la alimentación regulada, sino que a través de su línea de entrada se puede propagar al resto del sistema. También se puede propagar por radiación. Frecuencias más altas simplifican el filtrado de este ruido.



El uso cada vez más frecuente de convertidores DC/DC bidireccionales como dispositivos administradores de potencia en sistemas de alimentación ininterrumpida y accionamientos para manejar motores en vehículos híbridos se debe no solo a su eficacia en la regulación de tensiones DC, sino también a su construcción interna y a los dispositivos de electrónica de potencia empleados para conmutación, capaces de garantizan una menor presencia de ruido y de transitorios, mejorando así la calidad de la energía involucrada. Este tipo de convertidores se convierte de este modo en parte fundamental de sistemas ecológicos y ahorradores de energía.



El los convertidores Boost generalmente los sistemas alimentados por baterías necesitan apilar varias baterías en serie para aumentar la tensión. Sin embargo a veces no es posible conectar varias baterías en serie por razones de peso o espacio. Los convertidores Boost pueden incrementar el voltaje y reducir el número de pilas.



Algunas aplicaciones que usan convertidores Boost son vehículos híbridos (por ejemplo el Toyota Prius) y sistemas de alumbrado.

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 



Un convertidor Buck síncrono es una versión modificada de la topología básica en la que el diodo D es reemplazado por un segundo interruptor S2. El convertidor Buck multifase es una topología de circuito donde la estructura básica del convertidor Buck se repite varias veces en paralelo entre la entrada y la carga. Se repite una vez por cada fase. En los convertidores Buck-Boost un posible inconveniente de este convertidor es que el interruptor no tiene un terminal conectado a tierra; esto complica el circuito. Además, la polaridad del voltaje de salida es opuesta al voltaje de entrada. Ninguno de los anteriores inconvenientes tiene consecuencias si la fuente de suministro está aislada del circuito de carga. (si, por ejemplo, la fuente es una batería) ya que la polaridad de la fuente y el diodo pueden simplemente cambiarse. El interruptor puede colocarse tanto en el lado de la tierra como en el lado de la fuente.

5. Bibliografía.        

http://iie.fing.edu.uy/ense/asign/elpot1/dcdc.pdf https://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_de_potencia http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/6336/04Jabj04de10.pdf?sequence=4 https://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_DC_a_DC#Reductores https://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_Boost https://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_Buck https://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_Buck-Boost Fuente de Alimentación Reguladas Electrónicamente- Fortaleza Bonnin (Editorial

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Marcombo).(1.995) Electrónica Industrial: Técnicas de Potencia-Gil, García, Martínez (Editorial

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Marcombo) (1992 ) Circuitos Integrados Lineales- M. Torres Portero (Editorial Paraninfo)(editorial

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Sumisa 1.979) Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos.- Octava Edición.

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(Boylestad-Nashelky) (2003). Electrónica de potencia (colección de semiconductores) -G. Seguier-(1974) Electrônica de de potência .Cap.3. DSCE-FEEEC-UNICAMP. J A Pomilio ( 2001) Power Electronics: Circuits, Devives, and applications- Muhammad Rashid (secund edition 1993).

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Circuito Inversor (Proteus)

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Osciloscopio (voltaje de Salida del transformador) [Escriba texto]

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Corriente de Entrada y Salida

Circuito para visualizar Voltajes de entrada y Salda [Escriba texto]

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Osciloscopio (voltajes de Entrada y Salida del transformador)

Este inversor de potencia media es capaz de generar aproximadamente 300VA. Se puede alimentar el inversor de la batería del coche para generar 50Hz AC. El inversor proporciona suficiente energía de respaldo a la luz hasta un máximo de tres bombillas de 100W para un máximo de dos horas, siempre que la batería del coche está completamente cargada. En la Figura se muestra el diagrama de bloques del convertidor de potencia media. La casa de potencia comprende la batería del coche, fuente de alimentación, el osciladorcum -divisor, conductor, transformador inversor, amplificador de potencia, timbre y secciones del indicador de nivel de batería. Para mantener el bajo costo, el circuito cargador no se ha incluido aquí. La batería del coche se puede cargar a través del circuito cargador de batería de coche cada vez que se descarga.

El circuito [Escriba texto]

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Conecte la batería del coche al circuito utilizando pinzas de cocodrilo. El clip rojo debe ser conectado al terminal positivo de la batería y el clip negro debe ser conectado al terminal negativo de la batería. Si las pinzas de cocodrilo están conectadas a los terminales incorrectos de la batería, el LED1 se ilumina para avisarle. Ahora el interruptor S1 bascula hacia la posición "on" para activar el circuito. LED3 se ilumina para indicar el encendido 'on ' y 12 VCC llega regulador IC 7805 (IC1). La salida regulada se alimenta al oscilador -cum- divisor y el conductor mientras el terminal central del primario del transformador inversor está conectado al terminal positivo de la batería del coche a través de alta corriente que transportan los cables. El condensador C1 funciona como un condensador. Indicador de batería baja. Para una larga vida útil de la batería, no se debe permitir que descarguen en un voltaje por debajo de 10V. Incluso un solo caso de descarga profunda puede reducir la capacidad de carga de retención de la batería de forma permanente. Por indicación de audio-visual del nivel de batería baja, un amplificador operacional dual IC LM358 se ha utilizado. Un voltaje de referencia fijo de 5.1V se aplica a su entrada positiva, mientras que el voltaje de detección se aplica a su entrada negativa. Suena Ajuste preestablecido VR1 tal que el piezobuzzer cuando el voltaje de la batería en carga cae por debajo de 10 V DC. Cuando el voltaje de la batería cae por debajo de 10 V, el voltaje de entrada cae por debajo de 5.1V sentido y la salida de la pata 1 del IC4 pasa a alta para que suene el timbre y se encienden LED2.

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Oscilador-cum-divisor. Está construido alrededor de temporizador IC LM555 (IC2) y de doble flip-flop JK7473 (IC3). Sólo un flip-flop de la doble flip-flop JK se utiliza aquí. Temporizador LM555 está cableado como un multivibrador astable, cuyo período de tiempo se decide por las resistencias R7 y R8 y el condensador C5. Produce 100 Hz en el pin de salida 3, que se da al pin 5 del flip-flop JK para producir 50 Hz con un ciclo de trabajo del 50 %. Cuando el inversor se enciende con el interruptor S1, IC2 comienza a producir 100 Hz, mientras que el flip-flop JK produce 50 Hz a sus pines de salida 8 y 9. La salida de IC2 temporizador se puede comprobar con el osciloscopio en el punto de prueba (TP). Circuito de impulsor. La salida del flip-flop se alimenta al controlador de Transistores MOSFET T1 y T2 a través de una combinación de diodo - resistor. En cualquier instante, si la tensión del pin 8 de IC3 es + 5V, la tensión en pin 9 será de 0 V, y viceversa. Por lo tanto, cuando el transistor T1 lleva a cabo, el transistor T2 se corta, y viceversa. Siempre el pin de salida 8 del IC3 es alta ,el transistor NPN T1 y el correspondiente conjunto de MOSFETs ( T3 mediante T5 ) se mantiene cortada mientras que el colector del transistor T2 es a 5V . Por lo tanto la corriente fluye a través del mismo modo, cuando el pin de salida 9 del IC3 es alto, el transistor NPN T2 conduce y el correspondiente conjunto de MOSFETs (T6 través de T8) permanece cortada mientras que el colector del transistor T1 está a 5V. Por lo tanto la corriente fluye a través del bobinado primario del transformador inversor. Amplificador de poder. La sección de amplificador de potencia se compone de dos grupos de tres MOSFETs de potencia (IRFZ44) conectados en paralelo para el funcionamiento del inversor. La salida de IC3 impulsa los MOSFETs (T3 a través de T5, y T6 a través de T8) a través de los transistores T1 y T2 para generar 50Hz, 230V AC a la salida del transformador inversor X1.

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