Francisco J. Perez-Pinal, Ph.D.
National System of Researchers Level 1, CONACYT
Professor, Electronic Engineering Department, Celaya Institute of Technology
Adjunct Assistant Professor, Mechanical Engineering Department, McMaster University
Antonio Garca Cubas Pte #600 esq. Av. Tecnolgico, Celaya, Gto. Mxico
URL: http://www.electronicaitc.com/posgrado/
URL: http://www.ece.mcmaster.ca/~fperez/
Phone: (+52) 46-1611-7575
Email: [email protected]
Sistemas de Alimentacin Conmutados I Introduccin
Agenda
i
I. Convertidor CD/CD
II. Convertidor tipo Buck
I. Convertidor CD/CD
1
Los cortadores son convertidores
CD/CD que son utilizados para
transferir energa elctrica de una
fuente de CD a otra fuente de CD, la
cual puede ser una carga pasiva.
I. Convertidor CD/CD
2
A. Convertidores
CD/CD de un
cuadrante
1. Convertidor tipo Buck (paso bajo).
2. Convertidor tipo Boost (paso alto).
3. Convertidor Buck/Boost.
4. Convertidor Cuk.
B. Convertidor de dos cuadrantes CD/CD (cortadores tipo B).
C. Convertidores de cuatro cuadrantes (Puente completo).
I. Convertidor CD/CD
3
Switch ON (cerrado)
Switch OFF (abierto)
T= Perodo de conmutacin
f= Frecuencia de conmutacin
D= Ciclo til (Duty cycle)
T: Constante, Modulacin por ancho de pulso (PWM).
T: Variable, Modulacin por frecuencia (FM)
ton constante & T variable toff constante & T variable
I. Convertidor CD/CD
4
Modulacin por ancho de pulso (PWM)
II. Convertidor tipo Buck
5
II. Convertidor tipo Buck
6
Switch cerrado, Diodo Off
LL s o
div V V L
dt
s oL L L
s oL closed
V Vdi i i
dt t DT L
V Vi DT
L
II. Convertidor tipo Buck
7
Switch abierto, Diodo On
LL o
div V L
dt
oL L
oL open
Vi i
t 1 D T L
Vi 1 D T
L
II. Convertidor tipo Buck
8
L Lclosed openi i 0
s o oV V V
DT 1 D T 0L L
Razn de conversin de voltaje
o sV V DPrimera
ecuacin de
diseo
II. Convertidor tipo Buck
9
Lmax L
iI I
2
1T
f
max o
1 D1I V
R 2Lf
oLV
I 1 D TL
Asumiendo que,
oL 0
VI I
R
oomax
V 1 DV 1I T
R 2 L
max o
1 D1I V T
R 2L
Sustituyendo
Inductancia
II. Convertidor tipo Buck
10
1T
f
oLV
I 1 D TL
Asumiendo que,
oL 0
VI I
R
Sustituyendo
Inductancia
Lmin L
iI I
2
oomin
V 1 DV 1I T
R 2 L
min o
1 D1I V T
R 2L
min o
1 D1I V
R 2Lf
II. Convertidor tipo Buck
11
Inductancia
oLV
I 1 D TL
1T
f
o
L
V 1 DL
i f
Segundo
ecuacin de
diseo
II. Convertidor tipo Buck
12
Capacitor
t1
Para un capacitor, tenemos que
1
1
t T/2
0 c
t
1V I dt
C
La forma triangular es igual a,
T
1 T IA
2 2 2
T I
8
0
1 T IV
C 8
T I
8C
Sustituyendo
II. Convertidor tipo Buck
13
Usando I cuando el transistor esta
apagado
0
0
V T 1 D
T LVC 8
Para un filtro LC, tenemos que:
20
0
V T 1 D
LV8C
200
V T 1 DV
8LC
c
1f
2 LC
y 1f
T
entonces
2c 2
1f
4 LC
2 2c
1LC
4 f
2
2
1T
f
2
1T
f
II. Convertidor tipo Buck
14
220 c0
V 1 D fV
2 f
Requisitos tpicos
El rizo del voltaje de salida debe ser entre 1-2% del voltaje de
salida.
L se escoge de un valor grande para prevenir que el convertidor
entre en el segundo rgimen de operacin.