UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL, FACULTAD REGIONAL CÓRDOBA – ARGENTINA
DPTO. ELECTRÓNICA – CÁTEDRA ELECTRÓNICA DE POTENCIA – 9541-017/12
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Análisis y Simulación de Fuente Conmutada Buck/Boost en Modo de
Conducción Continuo (CCM: Continuous Conduction Mode)
James Jules Waldemar Kunst, Estudiante UTN, FRC
Resumen – Este trabajo presenta los principios básicos
del funcionamiento de la topología Buck/Boost en modo de
conducción continuo (CCM).
Abstract – This work presents the basics principle of
Buck/Boost converter in continuous conduction mode
(CCM)
NOMENCLATURA
Ciclo de trabajo.
Tensión de salida.
Tensión de entrada.
Corriente media.
I. INTRODUCCIÓN
N convertidor DC/DC es un sistema electrónico cuya
misión es transformar una corriente continua en otra de
igual carácter pero de diferente valor. Se puede encontrar un
símil en alterna con los transformadores y su relación de
transformación.
Las técnicas de conversión es un área importante de
investigación en la electrónica de potencia. De acuerdo con las
estadísticas hay mas de 500 prototipos de convertidores de
DC/DC desarrollados en las últimas seis décadas. Los
diferentes convertidores DC/DC son diseñados para cumplir
los requerimientos de diferentes aplicaciones.
El gran numero de convertidores DC/DC no habían sido
clasificados hasta 2001. Los diseñadores clasificaron los
diferentes tipos en seis generaciones de acuerdo con sus
características y evoluciones. Desde del 2001 fue construido el
árbol de las diferentes familias de convertidores DC/DC y
esta clasificación a sido reconocida mundialmente, ahora
actualmente es mas fácil localizar un tipo de convertidor
DC/DC y acceder a sus técnicas de diseño.
Las técnicas de conversión DC/DC comenzaron en los años
1920 con una simple conversión de voltaje tan simple como
un divisor de voltaje (ejemplo un reóstato) que solo transfiere
un voltaje de salida menor que el de la entrada con una
eficiencia muy pobre. Se hicieron muchas investigaciones para
convertir un nivel de voltaje continuo a otro tal como lo hace
un trasformador con voltajes alternos.
Algunos tipos de convertidores DC/DC fueron usados en
aplicaciones industriales antes de la segunda guerra mundial;
las investigaciones estuvieron estancadas durante la guerra,
pero la aplicación de estos convertidores pudo ser reconocida.
Después de la guerra las tecnologías de comunicación se
desarrollaron rápidamente requiriendo fuentes de corriente
continua de bajo voltaje. Esto produjo un rápido desarrollo en
las técnicas de conversión de DC/DC.
El concepto de conversión estática de energía constituye un
aspecto esencial para cualquier sistema basado en
componentes electrónicos, desde un ordenador a un
instrumento de medida, pasando por un periférico o un sistema
de telecomunicaciones. Dentro de este concepto, la conversión
de corriente continua a corriente continua (DC/DC) tiene una
importancia capital, ya que la gran mayoría de los equipos
electrónicos e informáticos, tanto de uso doméstico como
industrial, precisan de una alimentación de tensión continua. A
menudo ésta debe obtenerse a partir de la red, siendo necesario
realizar previamente una conversión AC/DC. La conversión
DC/DC significa la obtención de una tensión continua con
características determinadas a partir de otro nivel de tensión
que no las posee [1].
Este breve informe esta focalizado en el análisis del
convertidor Buck/Boost o Reductor/Elevador en modo de
corriente continúa (CCM) para determinar sus características
más relevantes. En los próximos capítulos se explicara su
principio de funcionamiento, sus límites de funcionamiento en
modo de corriente continua y las consideraciones de diseño
propuestas por algunos fabricantes.
II. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
La principal aplicación del convertidor Buck-Boost, que
como su nombre indica puede trabajar tanto de convertidor
elevador como reductor, se encuentra en aquellas fuentes
conmutadas en las que se desea que la polaridad de la tensión
de salida sea contraria a la existente a la entrada del
convertidor.
Este tipo de convertidor (Fig. 1) se puede obtener a partir de
la conexión en cascada de los dos convertidores básicos, el
Buck y el Boost, de tal forma que la razón de conversión del
mismo estará formada por el producto de las razones
correspondientes a estos dos convertidores básicos (Ec. 1).
Fig. 1
LRcarga
C
V2
0
D
Vin
+
-
+
-
S
PWM
VON = 1. 0V
VOFF = 0.0V
Vo
-
+
U
