CAPITULO III
CONVERTIDOR BOOST
3.1 INTRODUCCION En este tipo de convertidor la tensin media de
salida es mayor a la tensin media de ingreso, tambin son llamados convertidores elevadores.
Las principales aplicaciones son: Fuentes de alimentacin Rectificacin con alto factor de potencia Accionamiento de Maquinas de corriente
continua con freno regenerativo
En Electronica de Potencia tiene su importancia especialmente en circuitos para correccion del factor de potencia de fuentes conmutadas. Con estrategia de comando adecuada, el factor de potencia de una fuente conmutada puede ser elevado facilmente a valores superiores a 0,99, estudiaremos aqu apenas su aplicacin simple como elevador de tension.
3.2 Estructura del Convertidor Boost
FuncionamientoCuando el interruptor S1 se cierra, durante el tiempo tc, la corriente en el inductor se eleva y la energa se almacena en el inductor L.
Si durante el tiempo ta el interruptor S1 se abre, la energa almacenada del inductor se transfiere a la carga a travs del diodo D1 y la corriente del inductor se descarga.
TIEWE ..
( )C CWc E Ita Wc E I T tc
DEEc
11
Para altas frecuencias de conmutacin la corriente iLpuede ser considerada constante (I)
Energia cedida por la fuente
Energia recibida por la carga
Suponiendo un circuito sin perdidas WE =WC
Obtenemos:
Tension de salida en funcion de la razon ciclica
Graficando:1
1CE E
D
1 CD E
0 CD E E
1/ 2 2CD E E
3 / 4 4CD E E
Conclusin La fuente E asociado en serie con el inductor se comporta
como una fuente de corriente, de ese modo la carga debe comportarse como una fuente de tensin entonces si la carga fuera inductiva se deber asociar un capacitor.
Ondulacin de corrienteCon el interruptor S1 en conduccin (tc):
di I EtcE L L Idt tc L
. ..
E T E DI D IL f L
Formas de onda para conduccin contina
1. mdE IEP
2
22
2 )1(1DR
ER
EIEP CmdCC
21 )1( DREImd
Si PE=PC, entonces:
La corriente media:
Ondulacin de corriente relativa:
22
1
)1(..
.)1(.. DDTLR
LERDDTE
II
md
2
1
)1(.
DDI
ITR
L
md
12
. .
(1 )md
E T DI L
EIR D
2)1( DD
1..
mdIRTIL
21IIii mdPSDP
DLET
DREii PSDP 2
.)1(
12
Entonces:
La ondulacion relativa maxima ocurre para D=1/3
Si
La corriente pico en el diodo y en el interruptor esta dado por:
Conduccin Discontinua
2M A X
m d cII to
T
0 0
M A X
L
I tc
M A X
d iV Ld t
E Ed i d t I tcL L
totcTLEImdc .2
Corriente media en la carga
1) S1 en ONvL=E en (tc)
(1)
(2)
00MAX
toL
LI
VdiV L di dtdt L
tcEE
EtoC
2 2 2.2. .2 ( ) .
mdcmdc
C C
I LE D T E DIL E E E T E E
)( EEV CL
2) S1 en OFF conduce DE = vL+EC , en to
Obtenemos:
Reemplazando en (2):
totc
EEC 1La tensin media:
2.2. 1
mdcI L DE T a
Entonces:
TELImdc
.2.
2
11 D
a
aaD
Da 1
11
2
1a
a
2
1.
2.a
aTE
lImdc
12
Da
)(. 2
EEDE
C
Tambien:
Si:
2DD
25.025.0 aDMAX
Igualamos, acont=adisc, es el lmite de discontinuidad:
11
1 2
D
D
MAXdDd
0
Para conduccion critica:
Conduccin Continua con Capacitor
Si S1 en ON(tc), el capacitor suministra energia a la carga, esto hace que su carga decresca reduciendo de esa forma la tensin en sus terminales.
Si S1 en OFF(ta), la fuente de alimentacion envia energia para la carga y recarga el capacitor elevando su tensin.
tVCI
dtdVCi coCC
CfDIV oc
Formas de onda:
Para la ondulacion de la tension:
. .Io tc TVcC T
ED
Vo
1
1
dtLEdi t
LEi
.E L MIN MIN
E ti i I I IL
tcLEII MINMAX
tL
EVoIi MAXD)(
( )MIIN MAX
Vo EI I taL
Si S1 en ONvL=E
Si S1 en OFF
Tension media en la carga
FUNCIONAMIENTO
En t=tcIE=IMAX
2))(1( MINMAX
oIIDI
La corriente media:
1 1( ) .DIo i t dt AreaT T
1 ..2MIN
ta IIo ta IT
( ) como (1 )2 2MIN MAXI ItaIo ta D T
T
Conduccion discontinua
Analizar el funcionamiento
1) S ON y D en OFF, L acumula energia
2) S OFF Y D en ON transferencia de energia de la entrada para la salida
3) Toda la energia de L es transferida a la carga, D en OFF el capacitor alimenta a la carga
Curvas caracteristicas:
simulacion
Voltaje de salida
Simulacion proteus
PWM-Boost
B15V
L1
150uH
D1
1N4007
Q1IRF640 C1
220u
R11k
OSC1/CLKIN16
RB0/INT 6
RB1 7
RB2 8
RB3 9
RB4 10
RB5 11
RB6 12
RB7 13
RA0 17
RA1 18
RA2 1
RA3 2
RA4/T0CKI 3
OSC2/CLKOUT15
MCLR4
U1
PIC16F84A
R1(1)
+88.8Volts
R310k
R210k
R410k
R510k
(NO
)
A
B
Simulacion OrcadBoost 5V a 180V con el LM 555
Aplicacin:
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