Boost Converter. Diseño
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- เผยแพร่เมื่อ 27 ส.ค. 2024
- Se muestra el ejemplo de diseño de un "Boost-Converter".
Aparece un error en el cálculo de consumo de potencia del transistor:
Dice que ILmax=(Vi/L)DT, debe decir ILmax=(Vi/L)DT+ ILmin, en este ejemplo ILmax=5A+(1.5A/2)=5.75A.
Excelente explicación para el calculo de circuito boost, tenia muchas dudas y los calculos que había visto eran complicados, cuando vi tu video lo entendi todo muy bien, saludos muy buen trabajo.
Muchas gracias por tu video Juan. Me había tardado casi una semana buscando obtener la corriente de salida del convertidor boost, sin embargo al llegar ver tu video, tardé menos de 2 minutos entenderte. Gracias!
Todo muy bien explicado, profesor. Muchas gracias
muchas gracias me salvo el semestre xD
Gracias por este video, me ayudaste bastante.
Guauuuuuu!!! Muy bien explicado, sin matemáticas teóricas!! Muy práctico!!
Gracias.
Se aplica también para fuentes reductoras de tensión ( corrientes muy altas)? Gracias
En el caso de un reductor de tensión, el circuito y forma de calcular es diferente, en este video se habla de ese caso, espero te sea útil: th-cam.com/video/c0LU91o2TIA/w-d-xo.html&t
una consulta como son las formulas para una inductancia y un condensador en un circuito trifásico controlado ?
Al parecer te refieres a un convertidor AC-DC, en ese caso revisa este otro video: th-cam.com/video/RMuFZJHc3_A/w-d-xo.html y subsecuentes.
Primero se convierte la AC en DC y posteriormente la técnica allí mostrada. Si se desea controlar cada fase usando tiristores entonces el circuito de control dependerá de donde desees cerrar el bucle para controlar los tiristores. Sugiero revises literatura para establecer primero el circuito que requieres implementar, recomiendo el típico libro para diseño de convertidores: Electrónica de Potencia de Ned Mohan.
Hola maestro, esto está muy interesante, quiero aplicar estos conocimientos en una lámpara de LED, planeo elevar el voltaje de 90 a 150v manteniendo una corriente de 20mA apartir de una fuente capacitiva, espero que funcione, ya solo me falta aprender a calcular el número de vueltas de un inductor.
A según tú un gran circuito que estás Armando Esa mierda con un ladrón de Julio lo hago de volada
Si, el "ladrón de julios" eleva el voltaje y requiere muy pocos elementos, sin embargo ese y circuitos similares a él no son considerados como parte de las estructuras útiles en la Electrónica de Potencia ya que no son eficientes; aunque el circuito de Kaparnik lleva el transistor al corte y la saturación buena parte del tiempo lo mantiene en la región lineal por lo que el transistor consume una apreciable cantidad de potencia de la fuente y la eficiencia es uno de los objetivos primordiales de la Electrónica de Potencia.
Saludos profe, excelente video, una pregunta, en este conversor cual serial el voltaje máximo que debe soportar el mosfet?, gracias profe
Eso depende del transistor que deseas utilizar y de la señal que lo está haciendo conmutar, por ejemplo, si tu señal PWM es de un voltaje que no logra saturar al transistor entonces entre drenaje y fuente habrá una corriente limitada por el canal del MOSFET y ese voltaje lo obtienes de las curvas en la hoja de especificaciones del transistor en donde se relacione el VGS con la ID y luego otra donde se relacione la ID con VDS, sin embargo no es la manera adecuada de usar el MOSFET, lo adecuado es que la señal PWM sea de un valor tal que sature al MOSFET, el voltaje mínimo para saturar aparece también en las hojas de especificación del MOSFET. En el ejemplo del video, la corriente máxima en la bobina es de 5.75A, y si la hoja de especificaciones del MOSFET que selecciones dijera, por ejemplo que a una ID=10A se requiere una VGS máxima para saturar de 3V, entonces se requiere colocar como señal PWM de 3V o mayor voltaje, por ejemplo usar una señal TTL de 5V será más que suficiente para saturar adecuadamente dicho MOSFET y ya solo se requiere el dato de resistencia máxima entre drenaje y fuente (rds máxima) que también aparece en las hojas de especificaciones del MOSFET (podría estar alrededor de 0.5 Ohm) y multiplicas esa resistencia por la corriente promedio de la bobina (en este ejemplo que doy serían 0.5 Ohm X 5A = 2.5V) y esa será la caída de voltaje promedio esperada entre Drenaje-Fuente del MOSFET... y con esa caída de voltaje y potencia en el transistor se re-calcula la eficiencia del convertidor e inclusive todos los componentes una vez más, realmente el diseño es un proceso recursivo debido a las variaciones de los parámetros de los semiconductores.
Saludos, en que libro de electrónica de potencia y en que capitulo consigo mas información sobre el boost converter?
Sugiero revises el libro Power Electronics. Converters, Applications, and Design con el autor Ned Mohan, sin embargo hay diversos libros donde se trata el tema; en este video aparece algo de bibliografía: th-cam.com/video/n-Wcc_yAcMU/w-d-xo.html
Maestro, tengo una duda, en el esquema dónde aparece (PWM) a qué se refiere?? A un circuito integrado que manda señales para hacer el swicheo al transistor??? O se refiere al mismo transistor de potencia que hará el swicheo???
PWM significa Modulación por Ancho de Pulso, es una técnica para variar el voltaje, la corriente o la potencia que suministra una fuente a una carga sin necesidad de modificar la fuente, ni la carga. La técnica se implementa con dispositivos discretos como transistores o circuitos integrados que pueden ser OPAMPs u otro tipo de amplificador e inclusive puede usarse el clásico LM555 ya que tiene una configuración PWM controlado por voltaje. También pueden usarse un circuito integrado Boost Converter, esto es, un driver, ese circuito ya contiene toda la electrónica el circuito PWM, los transistores y/o diodos que en este video se muestran y solo requiere colocar inductancias y/o capacitores de forma externa; el fabricante del dispositivo te da la receta para calcular dichos componentes, en ese caso no requieres lo analizado en este video solo armarlo como el fabricante te lo indique.
Si tu intención es diseñar todo el conjunto, aquí te anexo estos videos que podrían ayudarte:
th-cam.com/video/dHLZ5RfhW3s/w-d-xo.html
th-cam.com/video/tO0FN2wVh7g/w-d-xo.html
Pero si prefieres usar algún driver de fábrica aquí te dejo este video que muestra como usar uno en especial:
th-cam.com/video/kjqrpz00ZQk/w-d-xo.html
@@jjesuslopez bueno, mi intención en si es utilizar un circuito tipo Esaki, para crear los pulsos que van al circuito de Boost Converter, sin necesidad de un circuito integrado, ya que requiero usar la menor cantidad de corriente y la mayor cantidad de voltaje para lograr mi cometido, ya que mi fuente es una fuente capacitiva.
Muy buena explicación maestro Juan Jesús, pero tengo una duda, quisiera saber que es el factor de regulación (F.R) que significa ese 10% y por que no puede ser 20,30 o 40%?, doy Like y me suscribo para que siga creciendo tu canal, saludos.
De forma coloquial se podría decir que el Factor de Regulación es un indicador de que tan buena es una fuente, esto es, que tanto se desvía la variable de salida de su valor nominal cuando la fuente opera en condiciones límite. Intentaré explicar de una forma más técnica en el caso de una fuente de voltaje.
Se desea que el voltaje de salida de una fuente de voltaje sea siempre constante, sin embargo existen diversas razones por las que esto no ocurre, las dos más relevantes son a) las variaciones de voltaje en la linea de alimentación y, b) los cambios en la carga que se conecta a la fuente. Este último caso se comprende fácilmente con un ejemplo; supongamos que tenemos una fuente de 5V y no le conectamos carga alguna, tomamos un voltímetro y conectamos la fuente entre sus terminales, el medidor indicará 5V, si ahora conectamos entre las terminales de la fuente un cable (resistencia idealmente de 0 Ohms) resulta que el voltaje se caerá hasta los 0V, aunque el ejemplo es extremoso, lo importante es notar que el voltaje de la fuente tiene una dependencia con la carga que se conecta a ella, esto es, la fuente de voltaje nos dará un voltaje cuando no se le exige corriente pero mostrará voltajes diferentes cuando sí se le exige corriente y entre mayor sea la corriente que se le exige más diferenciado estará el voltaje real del valor nominal.
El otro posible origen de variación es el voltaje de alimentación de la fuente; lo podemos entender con el ejemplo de una batería recargable, si a una misma batería recargable la recargamos con 3V, al final del ciclo de carga tendrá un voltaje diferente a si la hubiéramos cargado con 6V o con 12V. Lo mismo ocurre con una fuente de voltaje de 12V, si el sistema es alimentado con una señal sinusoidal de 120Vrms dará un voltaje diferente si el mismo sistema es alimentado por 130Vrms o por 220Vrms, inclusive podría ocurrir que el sistema se dañe por lo que el voltaje a la salida podría caer a cero o elevarse hasta alcanzar el voltaje de la linea.
Una buena fuente de voltaje debe tener inmunidad a las variaciones de ambas variables (dentro de un rango previsto establecido en las especificaciones mismas). Observa que el Factor de Regulación es una ecuación que recuerda mucho al error relativo de los métodos numéricos, de hecho es el mismo concepto, esto es, el fabricante nos hace saber cuánto error relativo tendrá el voltaje de salida con respecto al voltaje de salida nominal cuando la fuente se someta a las peores condiciones de trabajo establecidas en las especificaciones. El F.R, puede ser de 20%, 30% o inclusive 100%, solo hay que interpretar ese dato, significa que bajo las peores condiciones de trabajo, el voltaje de la fuente estará extremadamente desviado del valor nominal. En las fuentes de laboratorio comerciales es común encontrar F.R. de 0.01% aunque el término técnico que utilizan los fabricantes puede llamarse diferente, quizás Regulación de Carga o Estabilidad a la Carga o Estabilidad del Voltaje entre otros nombres posibles.
@@jjesuslopez Gracias por la explicación, ya me quedo muy claro el factor de regulación.
Una duda como puede ser la corriente L máxima menor a la corriente L promedio ?
No, no puede ser ILmáxima menor a ILpromedio... ya vi a lo que te refieres, cometí un error al calcular la potencia que consume el transistor. ILmáxima no es (Vi/L)DT, faltó sumar ILmínima, eso se describe en el video previo:
th-cam.com/video/0fX4sTgA-sY/w-d-xo.html
La linea de corriente no parte del eje del tiempo, parte de ILmínima y no la consideré para calcular la corriente que atraviesa la bobina, al final de cuentas la corriente que usé no es ILmax sino ILmax-ILmin=1.5A. Gracias por tu observación.
Para corregirlo bastará usar ILpromedio para hacer el cálculo de potencia promedio en el transistor... o si deseas usar el peor caso, entonces ILmáxima es aproximadamente 5A+(1.5A/2)=5.75A.
Hola,
Jesús me gustaría su correo electrónico.
Mi correo público es jjesuslg@uabc.edu.mx
el video esta imcompleto donde esta la segunda parte ?
No hay una segunda parte. El video terminó súbitamente ya que la batería del móvil con que se grabó se agotó, sin embargo contiene todo lo que iba a presentar a los alumnos ya que en el nivel educativo en el que se imparte este curso conocen (o deben conocer) lo relacionado a la elección de diodos y transistores basados en las condiciones eléctricas primordiales derivadas del diseño y una vez seleccionado el componente, usar la hoja de especificaciones del mismo para corroborar que por la potencia que consume no sobrepase la temperatura máxima que el fabricante indique y evitar se dañe. Si esta última parte es la de tu interés puedes revisar en este video detalles de como seleccionar los transistores: th-cam.com/video/RC4tkXHieSw/w-d-xo.html y en este otro video saber como usar las resistencias térmicas para corroborar que los componentes soportarán la disipación de potencia: th-cam.com/video/NdDUPuFKGGs/w-d-xo.html donde lo que te podría interesar se encuentra a partir del minuto 18:00.
@@jjesuslopez pero salia en la ecuacion temperatura menor a que ?
@@Eddie12885 ... si revisas las hojas de especificación de un diodo observarás que posee similares características a las de un transistor, entre ellas la corriente máxima y la resistencia térmica.
@@jjesuslopez disculpe una consulta mas lo que pasa es que e visto los datasheet de los diodos de juntura pero en ninguno sale expuesto por lo menos la resistencia interna para calcula el PD y su union ambiente digo para la ecuacion de su tj , ya que solo muestra la lista de los voltajes y corrientes que soporta
@@Eddie12885 ... Saludos. En el caso de los diodos hay diversas formas de obtener su consumo de potencia, cada forma dará un consumo algo diferente, todo depende de que tan riguroso se desea ser. En el ejemplo mostrado atravesarán 5A en promedio por el diodo, para ello podría seleccionarse en diodo como el SR802 que es un diodo de barrera Schottky:
www.jgdsemi.com/files/jgd/all-products/pdf/2-Schottky-Barrier-Rectifier/SR802-THRU-SR820-DO-201AD.pdf
éste soporta esa corriente promedio e inclusive picos hasta de 150A (si duran menos de 8ms). Viendo sus datos se observa que el consumo de potencia del diodo puede hacerse de forma tan burda como multiplicar la corriente promedio por la caída el voltaje máxima que puede llegar a tener el diodo (VF=1.02V@8A), esto es, 5A X 1.02V = 5.1Watts, claro que no habrán 8A así que la desviación con el valor real será grande, si se desea ser más certero entonces mejor usar el gráfico de corriente vs voltaje en sentido directo (3er gráfica), si le atraviesan 5A se observa que la caída de voltaje en el diodo será de 0.5V, esto es 5A X 0.5V=2.5W. También aparece la resistencia térmica en las hojas, se ve que RtJA=40C/W, por lo que si el circuito operase en un ambiente a 60C entonces la unión del diodo alcanzaría la temperatura de Tj = 60C + 2.5W x 40C/W = 160C y como la misma hoja de especificaciones marca que su Tj máxima es de 150C entonces el diodo se quemaría; ¿que hacer?, buscar otro diodo de menor resistencia térmica (por ejemplo uno con encapsulado de aleta metálica) o calcular de manera más precisa la potencia que habrá de consumir, en este cálculo se considero que esos 2.5W son constantes cuando realmente es pulsante (consume potencia solo durante el complemento del ciclo de trabajo), entonces para saber con más precisión el consumo de potencia hay que hacer el cálculo promedio de la misma durante todo el ciclo de trabajo, está necesariamente es menor a 2.5W y es probable que no requiera buscarse otro componente.
exolicas remal xD