OBJETIVO:Que el estudiante analice y conozca la topología del convertidor elevador de cd-cd, así como los elementos generales que conforman una fuente conmutada y pueda diseñar la etapa de potencia de un convertidor Boost.

INTRODUCCIÓN:En la Figura 1 se muestra la topología del convertidor elevador (boost). Para simplificar y facilitar el entendimiento, vamos a suponer estado estable, o sea, la tensión en el condensador es constante y la corriente de salida también. El transistor se hace funcionar en la región ohmica y en corte a una frecuencia fS, de modo que, o bien el transistor conduce, o bien el diodo conduce. Cuando el transistor conduce, la inductancia está directamente conectada a la tensión de entrada y suponiendo que la tensión de salida sea mayor que la tensión de entrada (un hecho real en el convertidor BOOST), el diodo estará inversamente polarizado y la tensión en el condensador suministrará una corriente a la carga (resistencia).

Figura 1 Topología de un convertidor boost (elevador)

Cuando se corta el transistor, el diodo conduce y el inductor suministra corriente a la salida (resistencia y condensador). Esa corriente debe ser tal que reponga las cargas perdidas por el condensador en el instante anterior y suministre la corriente a la resistencia.

Laboratorio de Electrónica de Potencia II

Practica No. 4

Convertidor elevador (Boost) utilizando el TL494

Este tipo de convertidor tiene una función de transferencia igual a

V 0

V I

= 11−D , por lo que

podemos despejar el ciclo útil D para conocer los posibles valores que puede tener. Al hacer esto

tenemos que D=

V 0−V I

V 0 (1)

Cálculos en modo de conducción continúa:Calculo del inductor:

- Se eligen en función del rizado de corriente por la bobina.

- Que esté en MCC (Modo de conducción continua), en todo el régimen de carga. El límite de MMC y MMD se cumple para el Idmed < ISmed

El valor mínimo de la inductancia viene dado para:

Si sustituimos

Ts=1/fs

Para obtener el valor de la inductancia critica para que el circuito opere en modo corriente continua y no trabaje en forma discontinua, está gobernada por la expresión

(2)

Con la inductancia mínima, calculamos el valor pico de la corriente en la inductancia, ya que es la misma corriente pico existente sobre el diodo en polarización directa.

Elección del condensador de Filtro:Incremento de carga en el condensador

V g

2 LDTs (1−D )≤Vo

R

I L max

2(1−D )≤I SmedI L max=

V g

LDTs

L≥V g RD (1−D)

2VoTs

(1−D )=V g

Vo

LMin=RD (1−D)2

2 f s

ΔQ=ΔV C C

ΔQ=I Smed DT

ΔV C= ΔQC

=I Smed DT

C

ΔV C=ΔQC

=VoDTCRL

El valor del condensador se puede calcular como:

C=V 0 D

f s RΔV 0

(3)

DESARROLLO:

Actividad 1:

Diseñe un convertidor elevador DC/DC que tiene como entrada una tensión de 12V y 24V, con una tensión de salida regulada de 48V y una potencia de salida igual a 100W. Se asume también que la frecuencia de conmutación es de 250KHz (encuentre Rt y Ct ver practica 1) y con un

rizado no mayor al 2%, es decir

ΔV 0

V 0

=0 .02.

a) Encuentre la carga: Io=P/Vo Ro= Vo/Iob) Cuál es el ciclo de trabajo con los voltajes de 12 y 24: ecu. (1)c) Obtener la inductancia: (2)d) Encuentre el valor del capacitor Vi=24v y Vo= 48v:

ΔV 0

V 0

=0 .02.-->

V 0

ΔV 0

=50

De acuerdo a lo anterior, y recordando que el condensador se calcula con la ecuación (3), se obtendrá que el máximo valor de y la tensión sobre el mismo es igual a V C=V 0=48 V .

*Tarea: Realizar la simulación del circuito de la figura 2, con los datos de la actividad 1. Grafique: Voltaje de salida y corriente en el inductor

Actividad 2:

2.- Implemente el circuito de la figura 2 con los valores de C, L y R adquiridos:a) Observe y grafique la señal de conmutación que entra al mosfet.b) Mida el voltaje en la entrada (Vi) y el voltaje a la salida (Vo).c) Mida el rizado en el voltaje.d) Mida el rizado en la corriente.

Figura 2: convertidor elevador boost.

REPORTAR:1.- Análisis de los resultados obtenidos con su respectiva explicación2.- ¿El circuito propuesto opera en MCC o MCD?3.- Realice un análisis comparativo de la simulación y la implementación?3.- Conclusiones