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: