Convertidor Buck-Boost: ¿Qué es? (Fórmula y diagrama de circuito)

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El convertidor Buck-Boost es uno de los circuitos más populares en la electrónica de potencia, ya que se utiliza para convertir una fuente de voltaje en otra con un valor diferente. Este circuito es ampliamente utilizado en sistemas de alimentación de baterías, paneles solares y otros dispositivos electrónicos que requieren una fuente de alimentación estable y eficiente.

En este artículo, vamos a explorar el funcionamiento del convertidor Buck-Boost, su fórmula y su diagrama de circuito. También veremos cómo se puede utilizar este circuito para aumentar o disminuir la tensión de una fuente de alimentación y conoceremos las ventajas y desventajas de su uso.

Si eres un entusiasta de la electrónica o simplemente estás interesado en aprender más sobre el funcionamiento de los circuitos de conversión de voltaje, ¡sigue leyendo!

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Convertidor Buck-Boost: ¿Qué es?

El Convertidor Buck-Boost es un circuito electrónico utilizado para controlar la energía eléctrica en un sistema. Es un tipo de convertidor DC-DC que se utiliza para convertir una fuente de alimentación de corriente continua (DC) a otra tensión de corriente continua.

Este circuito es muy útil en aplicaciones de energía portátil, como la carga de baterías y dispositivos móviles, así como en la regulación de voltajes de sistemas solares y fuentes de alimentación.

La fórmula del Convertidor Buck-Boost es la siguiente:

Vout = (1 – D) x Vin / D

Donde:

– Vout es la tensión de salida deseada
– Vin es la tensión de entrada
– D es el ciclo de trabajo (duty cycle) del convertidor, que es la fracción de tiempo en que el interruptor está cerrado.

El ciclo de trabajo se puede controlar mediante un circuito de control, que ajusta la duración de los pulsos de entrada para lograr la tensión de salida deseada.

El diagrama de circuito del Convertidor Buck-Boost es el siguiente:

Diagrama de circuito del Convertidor Buck-Boost

El circuito consta de los siguientes componentes:

– Interruptor (S): se utiliza para conectar y desconectar la fuente de alimentación de entrada a la carga.
– Inductor (L): almacena energía durante el ciclo de trabajo y la libera durante el ciclo de descarga.
– Capacitor (C): suaviza la tensión de salida y reduce el ruido.
– Diodo (D): evita que la corriente fluya hacia atrás a través del inductor.
– Resistencia (R): se utiliza para ajustar el ciclo de trabajo y controlar la tensión de salida.

Su fórmula y diagrama de circuito son fundamentales para entender su funcionamiento y aplicaciones.

¿Qué es un convertidor Buck

Un convertidor Buck es un tipo de convertidor de energía eléctrica utilizado en circuitos electrónicos para transformar una fuente de voltaje de entrada en una fuente de voltaje de salida más baja. Este tipo de convertidor funciona mediante la variación del ciclo de trabajo del interruptor de potencia en el circuito de salida.

Funcionamiento del convertidor Buck

Un convertidor Buck funciona mediante un circuito de interruptor que se encuentra conectado a una fuente de voltaje de entrada y a una carga. Cuando el interruptor está cerrado, la corriente fluye a través de la carga, y cuando el interruptor está abierto, la corriente se almacena en un inductor.

La relación entre el ciclo de trabajo del interruptor y la salida del voltaje es inversamente proporcional. Es decir, si el ciclo de trabajo del interruptor es del 50%, la salida del voltaje será la mitad de la entrada del voltaje. Si el ciclo de trabajo del interruptor es del 25%, la salida del voltaje será un cuarto de la entrada del voltaje.

Diagrama de circuito de un convertidor Buck

El diagrama de circuito de un convertidor Buck consta de los siguientes componentes:

  • Interruptor de potencia: Es el componente que se encarga de abrir y cerrar el circuito.
  • Inductor: Almacena la energía cuando el interruptor está abierto.
  • Capacitor: Suaviza la salida del voltaje.
  • Carga: El componente que consume la energía eléctrica.

A continuación, se presenta el diagrama de circuito de un convertidor Buck:

Diagrama de circuito de un convertidor Buck

En el diagrama de circuito anterior, el interruptor de potencia se representa con un transistor. Cuando el transistor está en ON, la corriente fluye a través del inductor y la carga. Cuando el transistor está en OFF, la corriente fluye a través del inductor y el capacitor. El inductor se carga durante el intervalo ON y se descarga durante el intervalo OFF.

La fórmula para calcular la salida del voltaje de un convertidor Buck es la siguiente:

Vout = D * Vin

Donde:

  • Vout es el voltaje de salida.
  • D es el ciclo de trabajo del interruptor.
  • Vin es el voltaje de entrada.

Convertidor Buck-Boost: ¿Qué es?

Un convertidor Buck-Boost es un tipo de convertidor de energía eléctrica utilizado en circuitos electrónicos para transformar una fuente de voltaje de entrada en una fuente de voltaje de salida más alta o más baja. Este tipo de convertidor funciona mediante la variación del ciclo de trabajo del interruptor en el circuito de salida y la polaridad del voltaje.

El diagrama de circuito de un convertidor Buck-Boost es similar al de un convertidor Buck, pero con un inductor adicional y un diodo que se colocan en serie con la carga. El inductor adicional permite que la corriente fluya en la dirección opuesta, lo que permite obtener una salida de voltaje más alta o más baja que la entrada del voltaje.

La fórmula para calcular la salida del voltaje de un convertidor Buck-Boost es la siguiente:

Vout = D * (Vin – Vout)

Donde:

  • Vout es el voltaje de salida.
  • D es el ciclo de trabajo del interruptor.
  • Vin es el voltaje de entrada.

Un convertidor Buck-Boost es un tipo de convertidor de energía eléctrica utilizado en circuitos electrónicos para transformar una fuente de voltaje de entrada en una fuente de voltaje de salida más alta o más baja. Ambos tipos de convertidores funcionan mediante la variación del ciclo de trabajo del interruptor en el circuito de salida.

Boost?

El término «Boost» se refiere a una técnica utilizada en electrónica para aumentar el voltaje de una fuente de alimentación. Esta técnica se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones, desde la carga de baterías hasta la iluminación LED.

¿Cómo funciona?

El Boost utiliza un convertidor DC-DC para aumentar el voltaje de entrada a un nivel superior. El circuito consta de un inductor, un diodo y un capacitor. El inductor se carga durante un período de tiempo y luego se descarga a través del diodo y el capacitor. Esto crea una onda de voltaje que es mayor que la entrada.

¿Qué es un convertidor Buck-Boost?

Un convertidor Buck-Boost es un tipo de convertidor DC-DC que puede aumentar o disminuir el voltaje de entrada. Es capaz de operar en modo Boost o Buck, lo que significa que puede aumentar o disminuir el voltaje de entrada, según sea necesario.

Fórmula y diagrama de circuito

La fórmula para calcular la salida del convertidor Boost es:

Vout = Vin x (1 + D) / D

Donde Vin es el voltaje de entrada y D es el ciclo de trabajo del transistor. El ciclo de trabajo es la fracción de tiempo en que el transistor está encendido durante un período de tiempo.

El diagrama de circuito para un convertidor Boost es el siguiente:

Diagrama de circuito Boost

Ejemplo

Supongamos que tenemos una fuente de alimentación de 12V y queremos aumentarla a 24V utilizando un convertidor Boost con un ciclo de trabajo del 50%. Utilizando la fórmula anterior, podemos calcular la salida:

Vout = 12V x (1 + 0.5) / 0.5 = 24V

Por lo tanto, la salida del convertidor Boost sería de 24V.

Conclusión

El Boost es una técnica de electrónica que se utiliza para aumentar el voltaje de una fuente de alimentación. Los convertidores Buck-Boost son capaces de aumentar o disminuir el voltaje de entrada, según sea necesario. La fórmula para calcular la salida de un convertidor Boost es Vout = Vin x (1 + D) / D, y el diagrama de circuito consta de un inductor, un diodo y un capacitor.

Características y uso del convertidor Buck

El convertidor Buck es un componente esencial en la electrónica de potencia. Es un tipo de convertidor de corriente continua a corriente continua (DC-DC) que se utiliza para reducir la tensión de entrada. En este artículo, hablaremos sobre las características y el uso del convertidor Buck en la electrónica de potencia.

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Características del convertidor Buck

  • El convertidor Buck es un regulador de tensión que tiene una salida de tensión menor que la entrada.
  • Es un circuito de conmutación que utiliza un interruptor para controlar la corriente que fluye a través de una inductancia.
  • La corriente de salida es pulsante y se filtra mediante un condensador.
  • Es un convertidor de tipo no aislado, lo que significa que la entrada y la salida están conectadas eléctricamente.
  • Es un convertidor eficiente con una eficiencia típica del 80% al 95%.

Uso del convertidor Buck

El convertidor Buck se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones en la electrónica de potencia, como:

  • Control de motores
  • Fuentes de alimentación de baja tensión
  • Reguladores de tensión en sistemas de energía solar y eólica
  • Cargadores de batería
  • Módulos de alimentación para equipos de telecomunicaciones

Además, el convertidor Buck se utiliza en combinación con otros convertidores para crear topologías de convertidores más complejas, como el convertidor Buck-Boost.

Conclusión

El convertidor Buck es un componente importante en la electrónica de potencia y se utiliza ampliamente en una variedad de aplicaciones. Con su alta eficiencia y capacidad para reducir la tensión de entrada, es una opción popular para la regulación de tensión en sistemas de energía renovable, cargadores de batería y otros dispositivos electrónicos.

Boost

El Boost es una técnica utilizada en electrónica para aumentar la tensión de una fuente de alimentación. Esto se logra mediante el uso de un convertidor Buck-Boost, que es un tipo de convertidor DC-DC que puede convertir una fuente de voltaje más bajo en una fuente de voltaje más alto.

El Boost es especialmente útil en aplicaciones donde se necesita alimentar dispositivos con una tensión más alta de la que se tiene disponible. Por ejemplo, en un sistema de iluminación LED que requiere una tensión de 12V, pero solo se tiene una fuente de alimentación de 5V, se puede utilizar un convertidor Buck-Boost para aumentar la tensión a 12V.

Fórmula y diagrama de circuito

La fórmula para calcular la salida de un convertidor Buck-Boost es:

Vout = (D / (1 – D)) x Vin

Donde:

  • Vout: Tensión de salida
  • Vin: Tensión de entrada
  • D: Ciclo de trabajo

El ciclo de trabajo es la relación entre el tiempo que la señal está en alto y el tiempo total del ciclo. Por ejemplo, si la señal está en alto durante 2ms en un ciclo de 10ms, el ciclo de trabajo sería del 20%.

El diagrama de circuito de un convertidor Buck-Boost muestra cómo se conectan los componentes para aumentar la tensión de entrada:

Diagrama de circuito Buck-Boost

En este circuito, el inductor y el capacitor se utilizan para almacenar y transferir energía entre la entrada y la salida del circuito. El diodo y el transistor se utilizan para controlar la cantidad de energía que se transfiere.

El convertidor Buck-Boost es una herramienta esencial en la electrónica moderna, ya que permite a los ingenieros diseñar sistemas de alimentación más eficientes y flexibles. Con esta técnica, es posible aumentar la tensión de una fuente de alimentación y alimentar dispositivos que de otra manera no serían posibles de manejar.

Ventajas y desventajas del convertidor Buck

El convertidor Buck es un tipo de convertidor DC-DC que se utiliza para reducir el voltaje de entrada a un voltaje de salida menor. Este tipo de convertidor es muy popular en aplicaciones de electrónica de potencia debido a su eficiencia y facilidad de implementación. A continuación, se presentan las ventajas y desventajas de utilizar un convertidor Buck:

Ventajas

  • Alta eficiencia: El convertidor Buck tiene una eficiencia muy alta, lo que significa que convierte la mayor parte de la energía de entrada en energía de salida sin pérdidas significativas en forma de calor.
  • Regulación de voltaje: El convertidor Buck es capaz de mantener una salida de voltaje constante incluso cuando hay cambios en la carga o en la entrada de voltaje.
  • Bajo costo: El convertidor Buck es relativamente fácil de implementar y requiere menos componentes que otros tipos de convertidores, lo que lo hace más económico.
  • Reducción de ruido: El convertidor Buck puede reducir el ruido en el circuito debido a su capacidad para filtrar la señal de entrada y reducir la variación del voltaje de salida.
  • Control de corriente: El convertidor Buck puede controlar la corriente de salida a través de la regulación del ciclo de trabajo, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren una corriente precisa.

Desventajas

  • Voltaje de entrada limitado: El convertidor Buck solo puede reducir el voltaje de entrada a un voltaje de salida menor, lo que limita su uso en aplicaciones que requieren un aumento de voltaje.
  • Corriente de salida limitada: El convertidor Buck está limitado en la cantidad de corriente que puede suministrar, lo que lo hace menos adecuado para aplicaciones de alta potencia.
  • Dificultad para regular la corriente de entrada: El convertidor Buck no puede regular directamente la corriente de entrada, lo que puede ser un problema en aplicaciones que requieren una corriente de entrada precisa.
  • Problemas de interferencia: El convertidor Buck puede generar interferencia electromagnética debido a la conmutación rápida de los interruptores, lo que puede afectar la precisión de otros circuitos cercanos.
  • Problemas de diseño: El diseño del convertidor Buck puede ser complicado debido a la necesidad de equilibrar la eficiencia con la estabilidad del circuito y la reducción del ruido.

Sin embargo, su uso puede estar limitado en aplicaciones de alta potencia o en situaciones donde se requiere un aumento de voltaje. Además, el diseño y la implementación del circuito pueden ser complicados y pueden requerir una cuidadosa consideración de los requisitos del sistema.

Boost

El «Boost» es una técnica utilizada en electrónica para aumentar el voltaje de una fuente de energía. Se trata de un tipo de convertidor DC-DC que permite elevar la tensión de entrada a un nivel mayor al de salida, lo que lo convierte en una herramienta muy útil en diversas aplicaciones.

¿Cómo funciona?

El convertidor Buck-Boost utiliza un inductor y un capacitor para almacenar energía en los ciclos de trabajo del circuito. El inductor se carga cuando el interruptor está cerrado y se descarga cuando está abierto, lo que produce un aumento de tensión en la salida. El capacitor ayuda a mantener la tensión de salida constante y suaviza las fluctuaciones de corriente.

Fórmula

La fórmula para calcular la tensión de salida en un convertidor Buck-Boost es:

Vout = Vin * (D / (1 – D))

Donde:

  • Vout = Tensión de salida
  • Vin = Tensión de entrada
  • D = Ciclo de trabajo del interruptor (proporción del tiempo que el interruptor está cerrado)

Diagrama de circuito

El diagrama de circuito de un convertidor Buck-Boost es el siguiente:

Diagrama de circuito Buck-Boost

Ejemplo de aplicación

Un ejemplo de aplicación del Boost es en sistemas de iluminación que utilizan LEDs. Los LEDs tienen una tensión de operación específica, por lo que si se conectan en serie, es necesario aumentar la tensión de entrada para que funcionen correctamente. Un convertidor Buck-Boost puede aumentar la tensión de la batería del sistema de iluminación para proporcionar la tensión adecuada a los LEDs.

Conclusión

El Boost es una técnica muy útil en electrónica para aumentar la tensión de una fuente de energía. Los convertidores Buck-Boost son una herramienta común en diversas aplicaciones, desde sistemas de iluminación hasta carga de baterías. Con la fórmula y el diagrama de circuito adecuados, es posible diseñar y construir un convertidor Buck-Boost para cualquier aplicación específica.

Boost

El «Boost» es una técnica utilizada en electrónica para aumentar el voltaje de una fuente de energía. Se trata de un tipo de convertidor DC-DC que permite elevar la tensión de entrada a un nivel mayor al de salida, lo que lo convierte en una herramienta muy útil en diversas aplicaciones.

¿Cómo funciona?

El convertidor Buck-Boost utiliza un inductor y un capacitor para almacenar energía en los ciclos de trabajo del circuito. El inductor se carga cuando el interruptor está cerrado y se descarga cuando está abierto, lo que produce un aumento de tensión en la salida. El capacitor ayuda a mantener la tensión de salida constante y suaviza las fluctuaciones de corriente.

Fórmula

La fórmula para calcular la tensión de salida en un convertidor Buck-Boost es:

Vout = Vin * (D / (1 – D))

Donde:

  • Vout = Tensión de salida
  • Vin = Tensión de entrada
  • D = Ciclo de trabajo del interruptor (proporción del tiempo que el interruptor está cerrado)

Diagrama de circuito

El diagrama de circuito de un convertidor Buck-Boost es el siguiente:

Diagrama de circuito Buck-Boost

Ejemplo de aplicación

Un ejemplo de aplicación del Boost es en sistemas de iluminación que utilizan LEDs. Los LEDs tienen una tensión de operación específica, por lo que si se conectan en serie, es necesario aumentar la tensión de entrada para que funcionen correctamente. Un convertidor Buck-Boost puede aumentar la tensión de la batería del sistema de iluminación para proporcionar la tensión adecuada a los LEDs.

Conclusión

El Boost es una técnica muy útil en electrónica para aumentar la tensión de una fuente de energía. Los convertidores Buck-Boost son una herramienta común en diversas aplicaciones, desde sistemas de iluminación hasta carga de baterías. Con la fórmula y el diagrama de circuito adecuados, es posible diseñar y construir un convertidor Buck-Boost para cualquier aplicación específica.

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Fórmula para calcular el rendimiento del convertidor Buck

El convertidor Buck es un tipo de convertidor DC-DC que se utiliza principalmente para reducir la tensión de entrada a una tensión de salida menor. Es un componente esencial en muchos dispositivos electrónicos, como los teléfonos móviles, los ordenadores portátiles, los televisores, etc.

¿Qué es el convertidor Buck-Boost?

El convertidor Buck-Boost es una variante del convertidor Buck que puede aumentar o disminuir la tensión de entrada para obtener una tensión de salida deseada. En otras palabras, es un convertidor DC-DC que puede funcionar como un reductor o un elevador de tensión.

El circuito del convertidor Buck-Boost consta de un inductor, un diodo, un condensador y un interruptor controlado por un circuito de control. Cuando el interruptor está cerrado, la corriente fluye a través del inductor y carga el condensador. Cuando el interruptor está abierto, la corriente del inductor se descarga a través del diodo y alimenta la carga.

La fórmula para calcular el rendimiento del convertidor Buck es la siguiente:

Rendimiento = Tensión de salida x Corriente de salida / Tensión de entrada x Corriente de entrada

Esta fórmula se utiliza para determinar la eficiencia del convertidor Buck, es decir, la cantidad de energía que se convierte en la tensión de salida en comparación con la energía que se suministra a la entrada del convertidor.

Por ejemplo, si un convertidor Buck tiene una tensión de entrada de 12 V y una corriente de entrada de 1 A, y produce una tensión de salida de 5 V y una corriente de salida de 2 A, entonces el rendimiento se calcularía de la siguiente manera:

Rendimiento = 5 V x 2 A / 12 V x 1 A = 0.83 o 83%

Esto significa que el convertidor Buck convierte el 83% de la energía de entrada en la tensión de salida deseada.

Diagrama de circuito del convertidor Buck-Boost

A continuación, se muestra el diagrama de circuito del convertidor Buck-Boost:

Diagrama de circuito del convertidor Buck-Boost

El funcionamiento del convertidor Buck-Boost es similar al del convertidor Buck. Cuando el interruptor está cerrado, la corriente fluye a través del inductor y carga el condensador. Cuando el interruptor está abierto, la corriente del inductor se descarga a través del diodo y alimenta la carga. Sin embargo, en el convertidor Buck-Boost, el inductor está conectado en serie con la fuente de alimentación y el interruptor, lo que permite que la tensión de salida sea mayor o menor que la tensión de entrada.

La fórmula para calcular el rendimiento del convertidor Buck se utiliza para determinar la eficiencia del convertidor, y el diagrama de circuito muestra cómo funciona el convertidor Buck-Boost.

Boost

El Boost es un tipo de convertidor DC-DC que permite aumentar el voltaje de entrada a un valor mayor al de salida. Este tipo de conversión se utiliza en diversas aplicaciones, como la alimentación de dispositivos electrónicos que requieren una tensión de alimentación superior a la que proporciona la fuente de alimentación disponible.

Fórmula y diagrama de circuito del Convertidor Buck-Boost

El circuito del Convertidor Buck-Boost se basa en la configuración de un inductor, un diodo, un condensador y un interruptor. El esquema del circuito se muestra en la siguiente imagen:

Diagrama del Convertidor Buck-Boost

La ecuación básica del Boost se puede expresar como:

Vo = (1 + D) * Vi

Donde:

  • Vo: Voltaje de salida
  • Vi: Voltaje de entrada
  • D: Ciclo de trabajo del interruptor

El ciclo de trabajo es la relación entre el tiempo en que el interruptor está cerrado y el tiempo total del ciclo de trabajo. Por ejemplo, si el interruptor está cerrado durante el 50% del tiempo total del ciclo de trabajo, entonces D = 0.5.

El Boost es un convertidor DC-DC no aislado, ya que la entrada y la salida comparten un mismo punto de referencia. Esto significa que la tensión de salida puede ser mayor o menor que la tensión de entrada, dependiendo del valor del ciclo de trabajo.

Un ejemplo de aplicación del Boost es en la carga de baterías, donde se requiere elevar el voltaje de entrada para que sea mayor que el voltaje de la batería. Otra aplicación es en sistemas de alimentación de LED, donde se utiliza para aumentar la tensión de entrada a un valor adecuado para la alimentación de los LED.

El circuito se basa en la configuración de un inductor, un diodo, un condensador y un interruptor, y su ecuación básica se expresa como Vo = (1 + D) * Vi.

Diagrama de circuito del convertidor Buck

El convertidor Buck es un circuito electrónico que se utiliza para reducir el voltaje de una fuente de alimentación. Es uno de los circuitos más comunes en la electrónica de potencia y se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones, como la carga de baterías, la alimentación de motores y la iluminación LED.

El diagrama de circuito del convertidor Buck consta de los siguientes componentes:

  • Inductor: se utiliza para almacenar energía y actúa como un filtro para suavizar la corriente.
  • Interruptor: es el elemento que controla la corriente que fluye a través del inductor.
  • Diodo: permite que la corriente fluya en una dirección y evita que fluya en la otra.
  • Capacitor: se utiliza para filtrar la corriente y suavizar el voltaje de salida.

El circuito funciona de la siguiente manera:

  1. El interruptor se cierra y la corriente comienza a fluir a través del inductor.
  2. El inductor almacena energía a medida que la corriente aumenta.
  3. El interruptor se abre y la energía almacenada en el inductor se transfiere al capacitor y a la carga.
  4. El diodo evita que la corriente fluya hacia atrás a través del inductor.
  5. El proceso se repite a una tasa determinada por la frecuencia de conmutación del interruptor.

El voltaje de salida del convertidor Buck se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:

Vout = Vin * D

donde Vin es el voltaje de entrada, D es el ciclo de trabajo del interruptor (es decir, el porcentaje del tiempo que el interruptor está cerrado) y Vout es el voltaje de salida.

Su diagrama de circuito es fácil de entender y se utiliza ampliamente en la electrónica de potencia.

Boost

El Boost es un tipo de convertidor DC-DC que se utiliza para aumentar la tensión de entrada a una tensión de salida mayor. Es especialmente útil en aplicaciones donde se necesita una mayor tensión que la que proporciona la fuente de alimentación disponible.

Fórmula del Boost

La fórmula básica del Boost es:

Vout = Vin * (1 + D)

donde Vin es la tensión de entrada, Vout es la tensión de salida y D es el ciclo de trabajo del transistor de conmutación.

Diagrama de circuito del Boost

El diagrama de circuito básico del Boost consta de los siguientes componentes:

  • Inductor
  • Transistor de conmutación
  • Diodo de bloqueo
  • Condensador de salida

El inductor se utiliza para almacenar energía durante el ciclo de trabajo del transistor de conmutación y liberarla durante el ciclo de apagado. El diodo de bloqueo se utiliza para evitar que la corriente fluya hacia atrás a través del inductor durante el ciclo de apagado. El condensador de salida se utiliza para filtrar la tensión de salida y proporcionar una tensión de salida más estable.

Ejemplo de Boost

Imaginemos que tenemos una fuente de alimentación de 12V y necesitamos una tensión de salida de 24V para alimentar un dispositivo. Podemos utilizar un Boost para aumentar la tensión de entrada de 12V a 24V.

Aplicando la fórmula del Boost:

Vout = Vin * (1 + D)

donde Vin es 12V y queremos una Vout de 24V, podemos despejar D:

D = (Vout / Vin) – 1 = (24 / 12) – 1 = 1

Esto significa que el transistor de conmutación debe estar encendido el 100% del tiempo para obtener una tensión de salida de 24V.

Conclusiones

El Boost es una herramienta útil en aplicaciones donde se necesita una mayor tensión que la que proporciona la fuente de alimentación disponible. Con la fórmula y el diagrama de circuito básico, podemos diseñar y construir un Boost personalizado para nuestras necesidades específicas.

Control del convertidor Buck

El convertidor Buck es un circuito electrónico que se utiliza para convertir una fuente de alimentación de voltaje alto a uno de menor voltaje. Este tipo de convertidor se utiliza en una variedad de aplicaciones, como en sistemas de alimentación de computadoras y en sistemas de iluminación LED.

¿Qué es un convertidor Buck-Boost?

El convertidor Buck-Boost es un tipo de convertidor de voltaje que puede convertir una fuente de alimentación de voltaje alto a uno de menor voltaje o de menor voltaje a uno de mayor voltaje. Esto lo hace mediante la modulación de ancho de pulso (PWM) y el control de la corriente en la carga.

Fórmula y diagrama de circuito

La fórmula para calcular la tensión de salida del convertidor Buck-Boost es:

Vout = Duty Cycle x Vin / (1 – Duty Cycle)

Donde Duty Cycle es el ciclo de trabajo del PWM, Vin es la tensión de entrada y Vout es la tensión de salida.

El diagrama de circuito del convertidor Buck-Boost consta de los siguientes componentes:

  • Inductor
  • Transistor de conmutación
  • Capacitor de entrada
  • Capacitor de salida
  • Resistencia de carga

El inductor se utiliza para almacenar energía durante el ciclo de trabajo del PWM y luego liberarla durante el ciclo de apagado. El transistor de conmutación se utiliza para controlar el flujo de corriente a través del inductor. Los capacitores de entrada y salida se utilizan para filtrar el ruido eléctrico y la resistencia de carga se utiliza para regular la corriente en la carga.

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Control del convertidor Buck

El control del convertidor Buck se puede lograr mediante la modulación de ancho de pulso (PWM). El PWM es una técnica de control de la corriente que implica el ajuste del ciclo de trabajo del PWM para controlar la cantidad de energía que se entrega a la carga.

El controlador PWM ajusta el ciclo de trabajo del PWM de acuerdo con la señal de retroalimentación de voltaje de la carga. Si la carga requiere más energía, el ciclo de trabajo del PWM se incrementa para aumentar la corriente en la carga. Si la carga requiere menos energía, el ciclo de trabajo del PWM se reduce para reducir la corriente en la carga.

El controlador PWM también se puede utilizar para controlar la frecuencia de conmutación del transistor de conmutación. La frecuencia de conmutación afecta la eficiencia del convertidor y puede ser ajustada para optimizar el rendimiento del circuito.

La modulación de ancho de pulso y el control de la frecuencia de conmutación son técnicas de control efectivas que se utilizan para lograr este objetivo.

Boost

En la electrónica, el Boost es un tipo de convertidor de potencia que aumenta el voltaje de entrada a un voltaje de salida deseado. Es útil en situaciones en las que la fuente de alimentación proporciona un voltaje demasiado bajo para la carga requerida. El Boost es un convertidor DC-DC, lo que significa que convierte una fuente de alimentación de corriente continua (DC) en otra fuente de corriente continua con un voltaje diferente.

Fórmula del Boost

La fórmula básica para el Boost es:

Vout = Vin x (1 + D)

Donde:

  • Vout es el voltaje de salida deseado.
  • Vin es el voltaje de entrada.
  • D es el ciclo de trabajo (también conocido como relación de encendido).

Diagrama de circuito del Boost

El diagrama de circuito del Boost incluye los siguientes componentes:

  • Inductor (L): almacena energía y proporciona una corriente constante a la carga.
  • Interruptor (S): enciende y apaga el circuito.
  • Diodo (D): permite que la corriente fluya en una dirección y evita que fluya en la otra dirección.
  • Capacitor (C): almacena energía y suaviza la salida del voltaje.
  • Carga (R): utiliza la energía suministrada por el circuito.

El siguiente es un diagrama de circuito básico del Boost:

boost diagram

Se utiliza en situaciones en las que la fuente de alimentación proporciona un voltaje demasiado bajo para la carga requerida. La fórmula básica para el Boost es Vout = Vin x (1 + D), y el diagrama de circuito incluye un inductor, un interruptor, un diodo, un capacitor y una carga.

Aplicaciones del convertidor Buck

El convertidor Buck es un tipo de convertidor DC-DC que se utiliza principalmente para reducir la tensión de entrada a una tensión de salida más baja y constante. Este convertidor es muy utilizado en la electrónica de potencia debido a su alta eficiencia y simplicidad en su diseño.

Aplicaciones del convertidor Buck

A continuación, se presentan algunas de las aplicaciones más comunes del convertidor Buck:

1. Carga de baterías

Uno de los usos más comunes del convertidor Buck es en la carga de baterías. Las baterías requieren una tensión y corriente específicas para cargarse correctamente, y el convertidor Buck puede proporcionar la tensión necesaria a partir de una fuente de alimentación de mayor voltaje.

2. Alimentación de LEDs

Los LEDs requieren una corriente constante para funcionar correctamente, y el convertidor Buck puede proporcionar la corriente necesaria a partir de una fuente de alimentación de mayor voltaje. Además, el convertidor Buck también permite ajustar la corriente de salida para controlar el brillo de los LEDs.

3. Carga de dispositivos móviles

Los dispositivos móviles, como los smartphones y las tabletas, requieren una corriente y tensión específicas para cargarse correctamente. El convertidor Buck se utiliza en los cargadores de dispositivos móviles para proporcionar la tensión y corriente necesarias a partir de una fuente de alimentación de mayor voltaje, como un enchufe de pared o un puerto USB.

4. Control de motores

El convertidor Buck se utiliza en el control de motores para proporcionar la corriente y tensión necesarias a partir de una fuente de alimentación de mayor voltaje. Además, el convertidor Buck también permite ajustar la velocidad del motor mediante el control de la corriente de salida.

5. Sistemas de energía solar

El convertidor Buck se utiliza en los sistemas de energía solar para convertir la tensión de salida del panel solar a una tensión de salida constante y adecuada para cargar baterías o alimentar dispositivos.

Fórmula y diagrama de circuito del convertidor Buck

La fórmula del convertidor Buck se utiliza para calcular la tensión de salida en función de la tensión de entrada, la corriente de salida y el ciclo de trabajo:

Vo = Vd x D / (1 – D)

Donde:

  • Vo: Tensión de salida
  • Vd: Tensión de entrada
  • D: Ciclo de trabajo (relación entre el tiempo en que el transistor está encendido y el tiempo total del ciclo)

El diagrama de circuito del convertidor Buck se muestra a continuación:

Diagrama de circuito del convertidor Buck

En este circuito, el transistor se enciende y apaga a una determinada frecuencia para controlar la tensión de salida. Cuando el transistor está encendido, la corriente fluye a través de la bobina y se almacena energía en ella. Cuando el transistor se apaga, la corriente fluye a través del diodo y se suministra energía a la carga.

Se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones, desde la carga de baterías hasta el control de motores, y se puede calcular utilizando la fórmula del convertidor Buck.

Boost

En el contexto de los convertidores DC-DC, el Boost es una topología que permite aumentar la tensión de entrada a una tensión de salida mayor. Esto se logra mediante el uso de un inductor y un diodo en serie con la carga, junto con un interruptor controlado (usualmente un MOSFET) que conecta y desconecta el inductor de la fuente de entrada.

La fórmula básica del Boost es la siguiente:

Vout = Vin * (1 + D) / D

Donde Vin es la tensión de entrada, Vout es la tensión de salida, y D es el ciclo de trabajo del interruptor, definido como la proporción de tiempo en que el interruptor está cerrado respecto al periodo total del circuito.

El diagrama de circuito del Boost es el siguiente:

Diagrama de circuito Boost

En este circuito, el interruptor S es controlado por un circuito de control, que ajusta el ciclo de trabajo en función de la carga y la tensión de entrada. Cuando el interruptor está cerrado, la corriente fluye a través del inductor L y se almacena energía en el campo magnético. Cuando el interruptor se abre, el diodo D se encarga de mantener la corriente circulando a través de la carga, mientras que la energía almacenada en el inductor se libera para mantener la tensión de salida.

El Boost es una topología muy útil en aplicaciones donde se requiere una tensión de salida mayor que la tensión de entrada, como por ejemplo en sistemas de alimentación de LED, o en la carga de baterías. Además, su diseño es relativamente sencillo y económico, lo que lo hace una opción popular en muchos casos.

En resumen, el convertidor Buck-Boost es un dispositivo que puede ser muy útil en diversas aplicaciones electrónicas. Con su capacidad para regular voltajes de entrada y salida, este circuito puede ser empleado en sistemas de carga de baterías, controladores de motores eléctricos, iluminación LED y muchos otros dispositivos que requieren un voltaje estable y preciso. Esperamos que este artículo haya sido de ayuda para entender mejor el funcionamiento del convertidor Buck-Boost y cómo puede ser utilizado en diferentes proyectos electrónicos.

En conclusión, el convertidor Buck-Boost es un circuito electrónico que permite regular la tensión de un circuito a partir de una fuente de alimentación. Esta topología es muy útil en aplicaciones donde es necesario obtener una tensión de salida diferente a la de entrada. La fórmula del convertidor Buck-Boost nos permite calcular la relación entre la tensión de entrada y la de salida, mientras que el diagrama de circuito nos muestra cómo se conectan los componentes para conseguir la conversión de voltaje. Con su alta eficiencia y versatilidad, el convertidor Buck-Boost es una herramienta fundamental en electrónica y tecnología.

JORGE CABRERA BERRÍOS Administrator
Ingeniero Electrónico por la UNI, con maestría y doctorado por la University of Electro-Communications (Japón).

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