Ultima edición el 27 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Los convertidores DC-DC también se conocen como Choppers . Aquí veremos el Step Up Chopper o el convertidor Boost que aumenta el voltaje de entrada de CC a un voltaje de salida de CC especificado . A continuación se muestra un convertidor Boost típico .
La fuente de voltaje de entrada está conectada a un inductor . El dispositivo de estado sólido que funciona como un interruptor está conectado a través de la fuente. El segundo interruptor utilizado es un diodo . El diodo está conectado a un condensador , y la carga y los dos están conectados en paralelo como se muestra en la figura anterior.
El inductor conectado a la fuente de entrada conduce a una corriente de entrada constante y, por lo tanto, el convertidor Boost se ve como la fuente de entrada de corriente constante. Y la carga puede verse como una fuente de voltaje constante. El interruptor controlado se enciende y apaga mediante la modulación de ancho de pulso (PWM). PWM puede basarse en el tiempo o en la frecuencia. La modulación basada en frecuencia tiene desventajas como una amplia gama de frecuencias para lograr el control deseado del interruptor que a su vez dará el voltaje de salida deseado . La modulación basada en el tiempo se utiliza principalmente para convertidores CC-CC . Es simple de construir y usar. La frecuencia permanece constante en este tipo de modulación PWM. El convertidor BoostTiene dos modos de funcionamiento. El primer modo es cuando el interruptor está encendido y en conducción.
Modo I: el interruptor está ENCENDIDO, el diodo está APAGADO
El interruptor está ENCENDIDO y, por lo tanto, representa un cortocircuito que idealmente ofrece una resistencia cero al flujo de corriente, por lo que cuando el interruptor está ENCENDIDO, toda la corriente fluirá a través del interruptor y de regreso a la fuente de entrada de CC. . Digamos que el interruptor está encendido durante un tiempo T ON y apagado durante un tiempo T OFF . Definimos el período de tiempo, T, como 
y la frecuencia de conmutación
. Definamos ahora otro término, el ciclo de trabajo,
Analicemos el convertidor Boost en operación de estado estable para este modo usando KVL .
Dado que el interruptor está cerrado durante un tiempo T ON = D T , podemos decir que Δt = DT.
Al realizar el análisis del convertidor Boost, debemos tener en cuenta que
- La corriente del inductor es continua y esto es posible seleccionando un valor apropiado de L.
- La corriente del inductor en estado estable aumenta desde un valor con una pendiente positiva hasta un valor máximo durante el estado ON y luego vuelve a bajar al valor inicial con una pendiente negativa. Por lo tanto, el cambio neto de la corriente del inductor en cualquier ciclo completo es cero.
Modo II: el interruptor está APAGADO, el diodo está ENCENDIDO
En este modo, la polaridad del inductor está invertida. La energía almacenada en el inductor se libera y finalmente se disipa en la resistencia de carga , y esto ayuda a mantener el flujo de corriente en la misma dirección a través de la carga y también aumenta el voltaje de salida ya que el inductor ahora también actúa como un fuente junto con la fuente de entrada. Pero para el análisis, mantenemos las convenciones originales para analizar el circuito usando KVL .
Analicemos ahora el convertidor Boost en funcionamiento de estado estable para el Modo II usando KVL.
Dado que el interruptor está abierto por un tiempo 
, podemos decir eso 
.
Ya está establecido que el cambio neto de la corriente del inductor durante cualquier ciclo completo es cero.
Sabemos que D varía entre 0 y 1. Pero, como podemos ver en la ecuación anterior, si D = 1, la relación entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada en estado estable llega al infinito, lo que no es físicamente posible. De hecho, como el convertidor Boost es un circuito no lineal, en un convertidor Boost práctico, el ciclo de trabajo, D, si se mantiene en un valor superior a 0,7 conducirá a la inestabilidad. A continuación se muestra un circuito de un convertidor Boost y sus formas de onda. La inductancia, L, es 20mH y C es 100µF y la carga resistiva es 20Ω. La frecuencia de conmutación es de 1 kHz. El voltaje de entrada es de 100 V CC y el ciclo de trabajo es de 0,5.
Las formas de onda de voltaje son como se muestran arriba y las formas de onda de corriente son como se muestra en la figura a continuación.
