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AL CLIENTE / Guía técnica |
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2.
CONVERTIDORES DC/DC
Un convertidor continua-continua es un dispositivo
que tiene como misión obtener una tensión
continua, generalmente estabilizada, a partir
de una alimentación también
de corriente continua, normalmente no estabilizada.
Esta continua de entrada procede frecuentemente
de baterías o de alguna fuente de alimentación.
La tensión de salida del convertidor
puede ser menor, mayor o incluso igual que
la de entrada. Existen asimismo convertidores
de varias salidas. La salida puede compartir
algún terminal con la entrada o ser
completamente aislada de la misma.
Algunos usos típicos de los convertidores
son:
• Transformar tensiones continuas elevadas
en otras útiles para la alimentación
de equipos electrónicos.
• Proporcionar aislamiento galvánico
de diversos equipos alimentados con una misma
fuente de energía entre ellos y respecto
a ésta.
• Suministrar múltiples tensiones
de alimentación a equipos con distintos
requerimientos a partir de una única
línea de alimentación.
• Estabilizar una tensión procedente
de una batería, que está sujeta
a variaciones en función del estado
de carga de la misma, o cualquier otra línea
de corriente continua ruidosa o poco estable.
Existen numerosas topologías de convertidor
continua-continua, cada una de ellas con una
serie de particularidades que la hacen más
o menos adecuada para cada aplicación.
2.1.
Convertidor Buck
Es uno de los circuitos convertidores más
simples. Tiene la masa de entrada y salida
común, pudiéndose usar en aplicaciones
similares a las de un regulador lineal. Tal
como vemos en la figura-5, dispone de un elemento
conmutador Q, que puede ser un transistor
bipolar o, más frecuentemente, un MOSFET.
Este elemento trabaja siempre en conmutación,
lo cual proporciona al convertidor un elevado
rendimiento, a diferencia de lo que ocurre
en los reguladores lineales. La señal
de control de Q procede de un circuito de
modulación de anchura de pulso (PWM),
que proporciona una forma de onda rectangular.
De este modo, la forma de onda de la tensión
en el emisor de Q y, por tanto, en el cátodo
de D será la que se ha denominado VD
en la figura-4. En régimen estacionario,
la corriente que circulará por el transistor
tendrá la forma de representada como
IQ. Puede observarse que en el período
de tiempo en que Q no conduce, la corriente
en L, que no puede interrumpirse bruscamente,
pasa a circular por el diodo D, que hasta
ese instante se encontraba inversamente polarizado.
La suma de las corrientes IQ + ID será
la corriente IL, que proporcionará
la carga del condensador de salida C. Esta
topología aporta simplicidad, pero
tiene como limitaciones principales que la
salida no esté aislada de la entrada
y que la tensión de salida tiene que
ser siempre menor y de la misma polaridad
que la de la entrada.
2.2. Convertidor Boost
Al igual que el anterior, el convertidor Boost
(step-up o convertidor elevador) también
tiene la masa de entrada y de salida comunes,
pero en este caso la tensión de salida
es siempre superior a la de entrada. Su funcionamiento
consiste en un ciclo de conducción
del transistor Q, durante el cual se carga
de energía la bobina L, para posteriormente
descargar esta energía a través
de D cuando Q no conduce. Dado que en esta
segunda fase la tensión en bornes de
la bobina queda en serie con la tensión
de entrada, la tensión de salida siempre
será superior a aquella. Como puede
verse, si el conmutador Q está parado,
la entrada queda conectada con la salida.
Por este motivo no puede limitarse la corriente
de salida electrónicamente en este
tipo de convertidor.
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