Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
El convertidor de CC a CC es muy necesario hoy en día, ya que muchas aplicaciones industriales dependen de la fuente de voltaje de CC. El rendimiento de estas aplicaciones mejorará si utilizamos una fuente de CC variable. También ayudará a mejorar la controlabilidad de los equipos. Ejemplos de tales aplicaciones son vagones de metro, trolebuses,vehículos que funcionan con baterías , etc. Podemos controlar y variar un voltaje de CC constante con la ayuda de un helicóptero .
Chopper es un dispositivo de electrónica de potencia básicamente estática que convierte tensión / potencia de CC fija en tensión o potencia de CC variable. No es más que un interruptor de alta velocidad que conecta y desconecta la carga de la fuente a una velocidad alta para obtener voltaje variable o cortado en la salida.
Chopper puede aumentar o disminuir el nivel de voltaje de CC en su lado opuesto. Por lo tanto, el chopper tiene el mismo propósito en las transferencias de circuitos de CC en el caso de un circuito de CA. Por eso también se conoce como transformador de CC.
Indice de contenidos
Dispositivos utilizados en Chopper
Aplicación de baja potencia: GTO, IGBT , Power BJT, Power MOSFET, etc.
Aplicación de alta potencia: Tiristor o SCR.
Estos dispositivos se representan como un interruptor en un cuadro de puntos para simplificar. Cuando está cerrado, la corriente solo puede fluir en la dirección de la flecha.
1) Chopper reductor: El
chopper reductor como Buck convertido se utiliza para reducir el nivel de voltaje i / p en el lado de salida. El diagrama de circuito de un helicóptero reductor se muestra en la figura adyacente.
Cuando CH está encendido, V s aparece directamente a través de la carga como se muestra en la figura. Así V O = V S . 
Cuando CH está apagado, V s se desconecta de la carga. Entonces voltaje de salida V o = 0. 
La forma de onda de voltaje del chopper reductor se muestra a continuación: 
T ON → Es el intervalo en el que el chopper está en estado ON.
T OFF → Es el intervalo en el que el chopper está en estado OFF.
V S → Fuente o voltaje de entrada.
V o → Tensión de salida o carga.
T → Periodo de corte = T ON + T OFF
Operación del picador reductor con carga resistiva
Cuando CH está en ON, V o = V S
Cuando CH está en OFF, V o = 0 
Donde, D es ciclo de trabajo = T ON / T.
T EN se puede variar de 0 a T, lo que 0 ≤ D ≤ 1. Por lo tanto la salida de voltaje V o se puede variar de 0 a V S . 
Por lo tanto, podemos concluir que el voltaje de salida es siempre menor que el voltaje de entrada y, por lo tanto, el nombre de chopper reductor está justificado. El voltaje de salida y la forma de onda de la corriente del interruptor reductor con carga resistiva se muestran a continuación.
Funcionamiento del picador reductor con carga inductiva
Cuando CH está en ON, V o = V S
Cuando CH está en OFF, V o = 0
Durante el tiempo de encendido de Chopper
Por lo tanto, corriente de carga pico a pico,
Durante el tiempo de apagado del picador
Si el valor de inductancia de L es muy grande, la corriente de carga será de naturaleza continua. Cuando CH está APAGADO, el inductor invierte su polaridad y se descarga. Esta corriente rueda libre a través del diodo FD. 
Al igualar (i) y (ii) 
Entonces, de (i) obtenemos, 
El voltaje de salida y la forma de onda de corriente del interruptor reductor con carga inductiva se muestran a continuación 
2) Interruptor elevador o convertidor elevador: El interruptor elevador o convertidor elevador
es utilizado para aumentar el nivel de voltaje de entrada de su lado de salida. Su diagrama de circuito y formas de onda se muestran a continuación en la figura.
Operación de Step up Chopper
Cuando CH está en ON, cortocircuita la carga. Por tanto, el voltaje de salida durante T ON es cero. Durante este período, el inductor se carga. Entonces, V S = V L
Donde, ΔI es la corriente de inductor de pico a pico.
Cuando CH está APAGADO, el inductor L se descarga a través de la carga. Entonces, obtendremos la suma del voltaje de fuente V S y el voltaje del inductor V L como voltaje de salida, es decir, 
ahora, igualando (iii) y (iv), 
como podemos variar TON de 0 a T, entonces 0 ≤ D ≤ 1 Por tanto, V O puede variar de V S a ∞. Está claro que el voltaje de salida es siempre mayor que el voltaje de entrada y, por lo tanto, aumenta o aumenta el nivel de voltaje.
Convertidor Buck-Boost o Convertidor Step Up Step Down
Con la ayuda del convertidor Buck-Boost podemos aumentar o disminuir el nivel de voltaje de entrada en su lado de salida según nuestro requisito. El diagrama de circuito de este convertidor se muestra a continuación.
Operación del convertidor Buck-Boost
Cuando CH está ENCENDIDO, el voltaje de la fuente se aplicará a través del inductor L y se cargará.
Entonces V L = V S
Cuando el chopper está APAGADO, el inductor L invierte su polaridad y se descarga a través de la carga y el diodo , Entonces. 
Al evaluar (v) y (vi) obtenemos, 
Tomando la magnitud obtenemos, 
D se puede variar de 0 a uno.
Cuando, D = 0; V o = 0
Cuando D = 0.5, V o = VS
Cuando, D = 1, V o = ∞
Por lo tanto, en el intervalo 0 ≤ D ≤ 0.5, el voltaje de salida varía en el rango 0 ≤ V O ≤ V S y obtenemos paso hacia abajo o operación Buck.
Mientras que, en el intervalo 0.5 ≤ D ≤ 1, el voltaje de salida varía en el rango V S ≤ V O ≤ ∞ y obtenemos la operación step up o Boost.
Según la dirección del voltaje de salida y la corriente, los dispositivos
semiconductores utilizados en el circuito del interruptor son unidireccionales. Pero organizando los dispositivos de manera adecuada, podemos obtener el voltaje de salida y la corriente de salida del helicóptero en la dirección requerida. Entonces, sobre la base de estas características, el chopper se puede clasificar de la siguiente manera: 
Antes de un análisis detallado, aquí se requiere una idea básica sobre el cuadrante V o – I o .
Las direcciones de I o y V omarcado en la figura 1 se toma como dirección positiva. 
Si el voltaje de salida (V o ) y la corriente de salida (I o ) siguen la dirección marcada en las figuras, entonces la operación del chopper estará restringida en el primer cuadrante del plano V o – I o . Este tipo de operación también se conoce como motor de avance. 
Cuando la tensión de salida (V o ) sigue la dirección marcada en la fig. 1 pero la corriente fluye en la dirección opuesta, entonces V o se toma como positivo pero I o como negativo. Por lo tanto, el helicóptero opera en el segundo cuadrante del plano V o – I o . Este tipo de operación también se conoce como frenado delantero.
También puede suceder que tanto la tensión como la corriente de salida sean opuestas a la dirección marcada en la figura 1. En este caso, tanto V o como I o se toman como negativos. Por lo tanto, el funcionamiento del helicóptero está restringido en el tercer cuadrante del plano V o- I o . Esta operación se llama motorización inversa. 
Si la tensión de salida es opuesta a la dirección marcada en la fig. 1. entonces se toma como negativo. Pero la corriente de salida sigue la dirección marcada en la fig. 1 y considerado positivo. Por lo tanto, el chopper opera en el cuarto cuadrante del plano V o – I o . Este modo de funcionamiento se denomina frenado inverso.
Ahora podemos proceder al análisis detallado de diferentes tipos de helicópteros. Algunos helicópteros operan en un solo cuadrante, que se denominan helicópteros de un solo cuadrante. Algunos helicópteros operan en dos cuadrantes también, lo que se conoce como helicóptero de dos cuadrantes. También es posible que un helicóptero opere en todos los cuadrantes, lo que se conoce como helicóptero de 4 cuadrantes.
Chopper tipo A
Es un chopper de un solo cuadrante cuyo funcionamiento está restringido en el primer cuadrante del plano V o – I o . El diagrama del circuito se muestra a continuación:
Cuando CH está ENCENDIDO, tanto V o como I o siguen la dirección marcada en las figuras. Entonces, ambos se toman como positivos, por lo tanto, la potencia de carga es positiva, lo que significa que la energía se entrega desde la fuente a la tierra.
Cuando CH está APAGADO, la corriente rueda libre a través del diodo . Por tanto, V o es cero e I o es positivo.
En el chopper tipo A se ve que el valor promedio de V o e I o es siempre positivo. Esto también se denomina chopper reductor como valor promedio de V oes menor que el voltaje de entrada. Este tipo de picadora es adecuada para operaciones de motor.
Picadora tipo B
Este es también un helicóptero de un solo cuadrante que opera en el segundo cuadrante del plano V o – I o . El diagrama del circuito se muestra en la siguiente figura. 
Es interesante notar que la carga debe tener una fuente de voltaje DC E para este tipo de operación.
Cuando CH está ENCENDIDO, V o es cero pero la corriente fluye en la dirección opuesta, como se indica en la figura. Cuando el picador está apagado.
Que excede el voltaje de la fuente V S . Entonces, la corriente fluye a través del diodo D y se trata como negativa.
Por lo tanto, la corriente I o es siempre negativa aquí, pero V oes positivo (a veces cero). Por lo tanto, la energía fluye de la carga a la fuente y el funcionamiento del helicóptero tipo B está restringido en el segundo cuadrante del plano V o – I o . Este tipo de chopper es adecuado para la operación de frenado hacia adelante.
Picadora tipo C
Este es un helicóptero de dos cuadrantes cuya operación está limitada entre el primer y segundo cuadrante del plano V o – I o . Este tipo de picador se obtiene conectando el picador tipo A y tipo B en paralelo como se muestra en la figura. 
Cuando el CH 1 está ENCENDIDO, la corriente fluye a través de abcdefa y se carga el inductor L. Por lo tanto, el voltaje de salida V o y la corriente I o serán ambos positivos. Cuando CH 1 está APAGADO, la inducción se descargará a través de D 1 y la corriente I o fluirá en la misma dirección con voltaje de salida cero. Entonces, podemos ver el funcionamiento de CH 1no es más que la operación de un helicóptero tipo A mediante el cual podemos operar un helicóptero en el primer cuadrante.
Cuando el CH 2 está ENCENDIDO, el voltaje de salida V o será cero, pero la corriente de salida I o fluirá en la dirección opuesta a la corriente que se muestra en la figura y el inductor se cargará. Cuando CH 2 está APAGADO Voltaje de salida. 
Que excede el valor de voltaje de la fuente V S . Entonces, la corriente fluye a través del diodo D 2 y se trata como negativa. Por lo tanto, la tensión de salida V o es siempre positiva y la corriente de salida I o es siempre negativa aquí. Podemos ver el funcionamiento del CH 2no es más que la operación del helicóptero tipo B mediante el cual podemos operar el helicóptero en el segundo cuadrante.
Podemos concluir que el funcionamiento del helicóptero tipo C es el funcionamiento combinado del helicóptero tipo A y el tipo B. Este tipo de chopper es adecuado tanto para la conducción hacia adelante como para la operación de frenado hacia adelante.
