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Circuito simulado.
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Convertidores DC-DC tipo Buck, Ejercicios de Electrónica
Ejercicios y calculos de convertidores DC-DC tipo buck. Contiene ejercicios que fueron simulados y los calculos que se realizaron
Tipo: Ejercicios
2019/2020
1 / 6
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1.-Primer Ejercicio
Circuito original.
Circuito simulado.
Esta práctica consistía en realizar un convertidor DC-DC tipo BUCK o reductor
de voltaje, el único requerimiento fue una carga de 250w el resto de características
y selección de componentes se dejó a criterio del estudiante. Se solicitó el cálculo
del valor de la inductancia, variaciones de corriente en el inductor, valor máximo
de la corriente en el inductor, tiempo de estabilización de la señal de salida y
voltaje de salida.
Para la elaboración del diseño se tomaron en cuenta los siguientes
parámetros:
Punta de prueba de corriente.
∆ i L
=0.2∗ 5 A= 1 A
L=
V
¿
( 1 −D ) D
∆ i L
f sw
100 V ( 1 −0.5) 0.
1 A ( 100 ∗ 10
3
Hz)
= 250 μHH
D=
V
out
V
¿
50 V
C=
∆ i L
8 ∆ V
out
f sw
1 A
8 ∗0.02 v∗( 100 ∗ 10
3
Hz)
=62.5 μHF
El segundo ejercicio tuvo los mismos requerimientos que el primero, en el
primario de los transformadora se hace conmutar un voltaje de DC para ser
reducido a un quinto de su valor por el transformador con una relación 5:1, en el
secundario se obtiene una onda cuadrada que es rectifica por los diodos,
posteriormente se adiciono un capacitador electrolítico de filtro para mejorar la
estabilidad de la señal rectificada y reducir su rizado, así se obtuvo una señal de
59v que va a ser reducida por el convertidor buck, también fue necesario añadir
una MOSFET para hacer conmutar la señal rectificada a altas frecuencias y así
permitir su regulación. Igual
que en el primer ejercicio se
tomaron en cuenta los
mismos parámetros y las
ecuaciones son las
mismas:
V
¿
= 60 v
V
out
= 50 v
I
out
= 5 A
R
L
∆ i L
= 20 % de I out
∆ V
out
= 20 mv
f sw
= 100 kHz
En la punta de prueba de voltaje a la salida del circuito se puede observar que
una vez estabilizada la salida, se obtiene una salida de 48.6v DC lo que significa
L=
V
¿
( 1 −D ) D
∆ i L
f sw
59 V ( 1 −0.84) 0.
1 A ( 100 ∗ 10
3
Hz)
=79.29 μHH
∆ i L
=0.2∗ 5 A= 1 A
I
pk
=I
out
∆ i L
= 5 A +
1 A
=5.5 A
D=
V
out
V
¿
50 V
59 v
C=
∆ i L
8 ∆ V
out
f sw
1 A
8 ∗0.02 v∗( 100 ∗ 10
3
Hz)
=62.5 μHF
que el ciclo de trabajo debe aumentarse un poco, es importante resaltar que el
valor calculado no es exacto ya que para ello es necesario considerar otros
factores como la caída de tensión en el diodo y otras perdidas, por esta razón los
convertidores tipo buck suelen implementar un circuito de control PID para regular
el ciclo de trabajar y mantener una salida estable. También se obtiene un voltaje
de pico a pico o rizado de aproximadamente 20mv.
Punta de prueba del voltaje de salida.
En la punta de prueba de corriente a través el inductor se observa una
corriente de 4.86 A en DC y una corriente pico a pico o rizado de 0.993 A.
Punta de prueba de corriente a través de la corriente del inductor.