Clase-6-Fuentes-Conmutadas

•
Engenharias

Mabel Alaniz
19/1/2024
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Electrónica I

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UNIVERSIDAD DEL VALLE – ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
CIRCUITOS ELECTRONICOS III - ING FABIO ANDRADE R
1
ResumenResumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Boost
(Elevador)
RESUMENRESUMEN
Características de una fuente de poder regulada
 Aislamiento galvanico entre la alimentación y la carga
 Los voltajes de salida debe ser mantenidos constantes
 La eficiencia de la fuente debe ser alta
 Debe existir la posibilidad de entregar salidas múltiples 
aisladas y de polaridades diferentes
 El tamaño y el peso de la fuente deben ser reducidos
 El rizado de salida debe ser mínimo, aun a máximo carga
 Si la alimentación es un voltaje de CA, se debe tratar de 
controlar el factor de potencia
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2
ResumenResumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
RESUMENRESUMEN
1. Regulación de voltaje
2. Factor de rizado
3. Regulación de línea
4. Disipación de potencia máxima
Parámetros característicos de fuentes reguladas
Boost
(Elevador)
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3
ResumenResumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
RESUMENRESUMEN
Boost
(Elevador)
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4
ResumenResumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
RESUMENRESUMEN
 FUENTES LINEALES CON CIRCUITOS INTEGRADOS
Características generales:
limitación de corriente 
protección contra temperaturas excesivas
amplia gama de tensiones e intensidades de salida
limitación de corriente regresiva
Ventajas frente a los circuitos discretos:
menor precio
menores dimensiones
mayor fiabilidad
diseño más sencillo
gran versatilidad.
Boost
(Elevador)
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5
ResumenResumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
RESUMENRESUMEN
REGULADORES DE TRES TERMINALES
Reguladores fijos.- El 
usuario no puede variar la 
tensión de salida mediante 
circuitería externa.
Reguladores variables.-
Permiten variar la tensión 
de salida mediante 
circuitería externa. 
Boost
(Elevador)
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6
ResumenResumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
RESUMENRESUMEN
Sistema de 
alimentación basado en 
reguladores lineales
 Pocos componentes.
 Robustos
 Sin generación de EMI
Pesados y voluminosos
 Bajo rendimiento
Boost
(Elevador)
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7
Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:
Vin
t
V0(avg)
V0
T
ton toff
Fuentes de alimentación reguladas
..
Carga
-PWMVin V0
+
-
REGULADOR CONMUTADO
+Carga
-
REGULADOR LINEAL
+
Boost
(Elevador)
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8
Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:
Vin
t
V0(avg)
V0
T
ton toff
Fuentes de alimentación reguladas
in
on
T
dc VT
t
dttVo
T
Vo  
0
)(
1
inin
on
dc0 VDVT
t
V 
D = CICLO DE D = CICLO DE 
TRABAJOTRABAJO
Boost
(Elevador)
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Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:
Vin
t
V0(avg)
V0
T
ton toff
Fuentes de alimentación reguladas
in
T
rms
indc
dc
VDdttVo
T
Vo
R
V
D
R
Vo
Io







2
0
2 )(
1




DT
o
DT
o
R
Vs
Ddt
R
tVo
T
P
dttVoIo
T
P
0
22
0
)(1
)(
1
D
R
RDVs
Vs
Io
Vs
Ri 
/
Boost
(Elevador)
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10
Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Ejemplo 1:Ejemplo 1:Ejemplo 1:Ejemplo 1:
El sistema de la figura tiene una carga resistiva de R = 10, y el 
voltaje de entrada es de 220V. Cuando el interruptor del convertidor 
esta cerrado, su caida de voltaje es Vch=2V, y la frecuencia de 
conmutación es f=1khz. Si el ciclo de trabajo es 50%, determine:
a) El voltaje promedio de salida.
b) El voltaje rms
c) La eficiencia del convertidor
d) La resistencia efectiva de entrada
e) El valor rms del componente armónico fundamental del voltaje 
de salida.
..
Carga
-PWMVin V0
+
-
REGULADOR CONMUTADO
+
Boost
(Elevador)
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Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:
Filtrando la tensión sobre la carga:
..
V in V0
+
-
FILTRO
PASA -
 BAJA
VF
+
-
V0
VF
Vin
t
Boost
(Elevador)
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Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:
¿Es posible emplear únicamente un filtro capacitivo? 
NO se puedeNO se puede
Vin
t
VF
V0
t
IS
..
V in V 0
+
-
.
.
VF
+
-
S
Boost
(Elevador)
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Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:INTRODUCCIÓN:
¿Es posible emplear únicamente un filtro L-C? 
No se puede porque se 
interrumpe bruscamente la 
corriente por el inductor
El diodo proporciona un 
camino para la corriente 
del inductor
.
V0
+
-
.
.
Vin iL
.
S1
.
.
.
S2
Diodo de Rueda libre
Boost
(Elevador)
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Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
     





 
1n
S
in
inF tfnπ2sinn
πnD2cos1
π
V
VD(t)V
Análisis de frecuencia:
Vin
t
V0
T
ton toff
Nivel DC Armónicos de altas frecuencias.
A frecuencias de conmutación 
del interruptor
Boost
(Elevador)
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Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
DC
fs = 100kHz
Función de transferencia del 
filtro LC (L=10H, C= 1mF 
==>
 f0 = 1,59 kHz)
fo = 1,59 
kHzPrimeros armónicos 
de VF para
D=0,5, fs = 1/T= 
100kHz
Primer armónico  Aparece a Fs (por ejemplo 100kHz)
El filtro atenúa 70 db. 
Análisis de frecuencia:
Boost
(Elevador)
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Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Convertidores CC/CC conmutados
TOPOLOGIAS BÁSICAS
Reductor (Buck) Elevador (Boost)
Reductor-elevador (Buck-Boost) 
(inverso)
Boost
(Elevador)
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Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Convertidores CC/CC conmutados
TOPOLOGIAS BÁSICAS ( con aislamiento)
Convertidor directo ( Forward)
Convertidor inverso ( flyback)
Boost
(Elevador)
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Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Convertidores CC/CC conmutados
TOPOLOGIAS BÁSICAS ( con aislamiento)
Convertidor en contrafase
Boost
(Elevador)
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Resumen
Fuentes
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Boost
(Elevador)
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20
BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
IIDD .
.
VVinin
VVLL
II00
++
IILL
IIC C 
++ VVDSDS
VV00
++
--
Fuente conmutada Buck (Reductor)
El convertidor buck, cuyo esquema está representado en la figura 
trabaja como convertidor reductor, presentando una tensión media 
de salida inferior a la tensión aplicada a la entrada.
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas )V(VVV 0DSinL 
MOSFET (OFF) 
Circuito equivalente
)V(VV 0FL 
VL +
IL
IC 
I0 V0
+
-+
VDiodo
IDiodo
t
IL
0 T
t
IL
0 T
Modo CONTINUO
Modo DISCONTINUO
ID .
.
Vin
VL
I0
+
IL IC 
+VDS
V0
+
-
Se pueden tener dos modos de operación en el inductor:
Transferencia directa de energía
MOSFET (ON)
Circuito equivalente
Convertidor BUCKConvertidor BUCKConvertidor BUCKConvertidor BUCK
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
En circuitos que estén en régimen 
estacionario:• La tensión media en un inductor es nula.
Función de Transferencia (I)Función de Transferencia (I)Función de Transferencia (I)Función de Transferencia (I)
t
IL I0
T0
 
T
0
L
0)(tLT)(tL dtL
(t)V
ii
V0
 t
VC
V0
T0
 
T
0
C
0)(tCT)(tC dtC
(t)i
vv
0(t)dtV
T
1 T
0
L 
0(t)dti
T
1 T
0
C 
+
-
<VL> = 0
<IC> = 0
CIRCUITO EN
RÉGIMEN
ESTACIONARIO
• La corriente media en un condensador es nula. 
0
0
0)(tLT)(tL ii  
0)(tCT)(tC vv  
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas ID
.
.
Vin
VL
I0
+
IL
IC 
+ VDS
V0
+
-
Circuito equivalente con el interruptor cerrado
(intervalo de conducción)
Formas de onda en modo 
continuo
Si I/2  I0 ==> Modo 
continuo
VDS
Vin+VF
0
ID
0
 I0
T
ton
VDS
 t
 t
 t
 t
VL
- (V0+ VF)
(Vin-VDS) - V0
0
IL I
0
 I0
0
 I0IDiodo
-VF
Vin-VDS
0
VDiodo
 t
 t
Circuito equivalente con el interruptor abierto
(intervalo de no conducción)
.
.
VL
+
IL
IC I0 V0
+
-+
VDiodoIDiodo
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Función de Transferencia. Caso ideal (I):Función de Transferencia. Caso ideal (I):Función de Transferencia. Caso ideal (I):Función de Transferencia. Caso ideal (I):
VL
t-
+
Vin- V0
- V0
t
Señal de disparo
T
D·T
ON OFF
El estado estacionario hace que < VL > 
= 0 y las dos áreas son iguales
Áreas iguales
V0 = D Vin 
FUNCIÓN DE 
TRANSFERENCIA EN 
TENSIÓN
Como la corriente promedio por el condensador es 
nula en estado estacionario  El valor medio de la 
corriente por el inductor es la corriente que circula 
por la carga:
<IL> = I0 = V0/R t
IL I0
(Vin- V0) D T - V0 (1- D) T = 0 
Aplicación del balance “suma de productos 
voltios·segundos = 0”
No depende de 
la carga
.
.
.
.
+ -VL
Vin
I0
V0
+
-
IL
IC
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Función de Transferencia. Caso ideal (II)
V0 = VinD
I0 = <Iin> / D
Sistema equivalente: Transformador ideal de continua
Transformador ideal de continua
Vin V0
+
-
R
I0
Iin
1 : D
··
Esta forma de razonar es válida para cualquier convertidor no 
disipativo (cambiando la relación de transformación).
Aplicando balance 
de Potencias
Si el convertidor 
tiene pérdidas in000inin
VDV entonces ;IVIV 
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
.
.
.
.
+ -VL
Vin
I0
V0
+
-
IL
IC
TTONON
oLin VVV 
oin Vdt
di
LV 
L
VV
dt
di oin 
TTOffOff oL VV 0
oVdt
di
L 
L
V
dt
di o
oL VV Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
.
.
.
.
+ -VL
Vin
I0
V0
+
-
IL
IC
TTONON
L
VV
dt
di oin 
TTOffOff
L
V
dt
di o




 






 

L
V
TD
II
L
VV
DT
II
oMAXLMINL
oinMINLMAXL
)1(
)()(
)()(
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
.
.
.
.
+ -VL
Vin
I0
V0
+
-
IL
IC




 






 

L
V
TD
II
L
VV
DT
II
oMAXLMINL
oinMINLMAXL
)1(
)()(
)()(
TD
L
V
II
DT
L
VV
II
o
MAXLMINL
oin
MINLMAXL
)1()()(
)()(




 




 
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
.
.
.
.
+ -VL
Vin
I0
V0
+
-
IL
IC
TD
L
V
II
DT
L
VV
II
o
MAXLMINL
oin
MINLMAXL
)1()()(
)()(




 




 
2
)()( MINLMAXL
L
II
I


Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
.
.
.
.
+ -VL
Vin
I0
V0
+
-
IL
IC
oCL iii  oL II 
R
V
I
II
I oo
MINLMAXL
L 


2
)()(
R
V
II oMINLMAXL 2)()( 
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
  


  D
L
T
R
DVin 12
1
IMAX   


  D
L
T
R
DVin 12
1
IMIN
 DTRLLL MIN 


 1
2
0IMIN
TD
L
V
II
DT
L
VV
II
o
MAXLMINL
oin
MINLMAXL
)1()()(
)()(




 




 
R
V
II oMINLMAXL 2)()( 
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
C
ΔQ
ΔV0 






















2
2
T
2
ΔI
C
1
T
2
T
Q
-Q
IL I
0
 I0
0
2
ΔI
2
ΔIIC
 t
 t
0
VC
V0 V0
 t
 
CL8
TD1V
ΔV
2
0
0

  TD1
L
V
ΔI 0 
Área del triángulo 
sombreada 
IL IC 
I0 V0
+
-
+
VC
Cálculo de la capacidad de 
salida (Modo continuo):
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Cálculo de la capacidad de salida (Modo continuo):Cálculo de la capacidad de salida (Modo continuo):Cálculo de la capacidad de salida (Modo continuo):Cálculo de la capacidad de salida (Modo continuo):
El rizado de la tensión de salida es 
independiente de la carga. Cuanto 
mayores sean fS y D menor será el 
rizado. 
T
2
T
Q
-Q
IL I
0
 I0
0
2
ΔI
2
ΔIIC
 t
 t
0
VC
V0 V0
 t
28
)1(
C
Lf
V
V
D
o
o



 
Para acotar el rizado a 
la salida se elige C tal 
que:
IL IC 
I0 V0
+
-
+
VC
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
En condiciones fijas de tensión de entrada-salida nos acercamos 
al modo discontinuocuando IL se acerca a cero, lo que ocurre si: 
A) Bajamos el valor del inductor (aumentan las pendientes y, 
por tanto el rizado I )
B) Bajamos el valor de la frecuencia (aumentan los intervalos 
en los que la corriente está subiendo o bajando) 
s0
0
crítica
fI 2
V D) - (1
 = L
0
0
crítica
IL 2
V D)- (1
 = f
t
IL
I0
2I0 T D)- (1L
V
 I2= ΔI
crítica
0
0 
c
0
0 T D)- (1L
V
 I 2= ΔI 
2I0
I0
t
IL
L
V
 
Δt
ΔI L
T1
T2
Tc = 1 / fcrítica
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
• Al variar R varía I0 ,el valor 
medio de IL
• Al variar I0 no varían las 
pendientes de IL (dependen 
sólo de Vin y de V0 si los 
componentes son ideales) 
C) Aumentamos el valor de la resistencia de carga (disminuye el 
valor medio de la corriente por el inductor)
T D)- (1
L
V
 I 2= ΔI 0crítica0, 
t
IL
I0,crítica
I0 < I0,crítica
t
IL
MODO DISCONTINUO
Este es el caso crítico
 D)- (1
f L2
 
I
V
= R s
crítica 0,
0
crítica 
L
V -V
 0in
L
V
- 0
I0
I0
(1- D)T
DT Ahora el tiempo de descarga del inductor no 
es (1- D)T es mas corto y la función de 
transferencia en modo continuo no es válida.
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Nos acercamos a las condiciones críticas 
(y por tanto al modo discontinuo) si: 
t
t
iL
t
iL
iL
• Bajamos el valor de las bobinas 
(aumentan las pendientes)
• Bajamos el valor de la frecuencia 
(aumentan los tiempos en los que la 
corriente está subiendo o bajando) 
• Aumentamos el valor de la 
resistencia de carga (disminuye el 
valor medio de la corriente por la 
bobina)
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Sea el convertidor buck, que alimenta a una 
carga de 12V/6Ω. Desde una fuente de 30V. 
La corriente en el inductor es continuada y la 
frecuencia de funcionamiento es de 5KHz.
A) Determina el valor del ciclo de trabajo
B) Mínimo valor de L requerido.
C) Mínimo y máximo valor de iL si L =1.5mH.
D) Potencia de la fuente y la carga.
EjemploEjemplo
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
CONSIDERACIONES DE DISEÑOCONSIDERACIONES DE DISEÑO
La mayoría de los convertidores reductores están diseñados para 
funcionamiento con corriente permanente. 
La ecuación 1 proporciona la relación que debe existir entre la frecuencia 
de conmutación y la bobina para operar en modo de corriente permanente, 
y el rizado de salida viene descrito por la ecuación 2. 
Observe que, al aumentar la frecuencia de conmutación, se reduce el tamaño 
mínimo necesario de la bobina para producir corriente permanente y el 
tamaño mínimo del condensador para limitar el rizado de salida. Por tanto, 
las frecuencias de conmutación altas permiten reducir el tamaño de la 
bobina y del condensador.
     
2
1
2
11
0
RD
Lf
Lf
D
R
VoI MINMIN





 
28
1
LCf
D
V
V
o
o 
(1)
(2)
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
CONSIDERACIONES DE DISEÑOCONSIDERACIONES DE DISEÑO
La desventaja que presentan las altas 
frecuencias de conmutación es un aumento 
de la pérdida de potencia en los 
interruptores. Al aumentar la pérdida de 
potencia en los conmutadores disminuye la 
eficiencia del convertidor, y será necesario 
utilizar un disipador de calor de mayor 
tamaño para el transistor que funciona 
como interruptor, lo que compensa la 
ventaja de reducir el tamaño de la bobina y 
el condensador.
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Diseñar un convertidor reductor que genere una 
tensión de salida de 18V sobre una resistencia 
de carga de 10 Ω. El rizado de la tensión de 
salida no debe superar el 0,5% (∆Vo/Vo). Se 
utiliza una fuente de continua de 48V. Realizar 
el diseño para que la bobina opere en corriente 
permanente, especifique el ciclo de trabajo, el 
tamaño de la bobina y del condensador, el valor 
máximo de la tensión de pico de cada 
dispositivo y la corriente eficaz por la bobina y 
condensador.
EjemploEjemplo
Boost
(Elevador)
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BuckBuck
(Reductor)(Reductor)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Fmaxin,DS(max) VVV 
2
I
II max0,D

DSmaxin,RRM VVV 
2
I
II max0,F(max)

 minmax0,F(AV) D1II 
TRANSISTOR DIODO DE RUEDA LIBRE
VDS
VDS
Vin+VF
0
T
ton
t
t
ID
0
 I0 I
VDiodo
-VF
Vin-VDS
0
T
ton
t
IDiodo
0
 I0 I
t
Los valores de tensión no son absolutos, en el caso real las tensiones que 
los componentes deben ser capaces de bloquear serán mayores debido 
fundamentalmente a los elementos parásitos del circuito y los componentes.
 VV Fin 
 (max)V DS
Caso real
Dimensionado de los semiconductoresDimensionado de los semiconductores
Boost
(Elevador)
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost) 
 (En modo continuo de conducción)
iL= iD
Vg VO
+
-
TOFF:
Durante (1-d)·T
TON
Durante d·T
iL= iS
Vg
iL iD
iS
Vg
VO
R
IO
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Durante d·T
iL= iD
Vg VO
+
-
Durante (1-d)·T
iL= iS
Vg
T
d·T
t
t
t
t
iS
iD
iL
Mando
iL
iS
iD
Análisis del conv. elevador (Boost) 
 (En modo continuo de conducción)
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost) 
 (En modo continuo de conducción)
• Balance voltios·segundos
Vg·d·T+(Vg-VO)·(1-d)·T = 0
VO = Vg/(1-d)
iL iD
iS
Vg
VO
R
IO
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost) 
 (En modo continuo de conducción)
iL iD
iS
Vg
VO
R
IO
• Balance de potencias
iL = IO·VO/Vg iS = iL·d
iD = iL·(1-d)
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost) 
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost) 
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost) 
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost)UNIVERSIDAD DEL VALLE – ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost) 
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost) 
las corrientes que circulan por cada uno de los dispositivos a lo largo de un 
ciclo del convertidor. Sería interesante determinar el valor de IL(MAX) e IL(MIN), 
para que así queden definidas el resto de intensidades. Para ello partiremos 
de la igualdad entre la potencia de entrada y la de salida:
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost) 
Como ya se ha dicho el convertidor opera al límite del modo C.C. si la 
intensidad en la bobina se anula cuando el ciclo del convertidor pone a 
su fin.
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost) 
Ejercicio:
Diseñar un convertidor elevador que presente una salida de 30V a partir de una 
fuente de 12 V.La corriente en la bobina será permanente y el rizado de la tensión 
de salida debe ser menor que el 1%. La carga es una resistencia de 50 Ω y se 
supone que los componentes son ideales.
En primer lugar calculamos el ciclo de trabajo
Si seleccionamos una frecuencia de conmutación de 25kHz, superior al rango 
auditivo, podemos obtener la inductancia mínima para corriente permanente
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost) 
Ejercicio:
Diseñar un convertidor elevador que presente una salida de 30V a partir de una 
fuente de 12 V. La corriente en la bobina será permanente y el rizado de la tensión 
de salida debe ser menor que el 1%. La carga es una resistencia de 50 Ω y se 
supone que los componentes son ideales.
Con el fin de tener un margen para asegurar corriente permanente, definimos 
L=120µH. Observar que L y f se han seleccionado arbitrariamente, y que existen 
otras combinaciones que producirán corriente permanente.
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Análisis del conv. elevador (Boost) 
Ejercicio:
Diseñar un convertidor elevador que presente una salida de 30V a partir de una 
fuente de 12 V.La corriente en la bobina será permanente y el rizado de la tensión 
de salida debe ser menor que el 1%. La carga es una resistencia de 50 Ω y se 
supone que los componentes son ideales.
Calculamos el rizado de la tensión de salida
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
En esta configuración básica, la salida del convertidor 
puede ser mayor o menor que la tensión de entrada.
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
Cuando el interruptor S se cierra, la fuente primaria de 
tensión se conecta a la bobina, al mismo tiempo que el diodo 
D queda polarizado en inverso. Como consecuencia de esto, 
la intensidad que circula por la inductancia crece 
linealmente, almacenando la bobina energía. 
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
Transcurrido el TON del convertidor, el interruptor se abre 
con lo que la energía almacenada previamente en la bobina 
se transfiere a través del diodo, al resto del circuito. Durante 
este intervalo, TOFF del convertidor, la fuente no suministra 
ningún tipo de energía.
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
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60
Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
T
d·T
t
t
t
t
iS
iD
iL
Mando
iL
iS
iD
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
De esta ecuación se extrae que para valores de δ < 0.5, la tensión de salida 
es inferior a la de al salida, mientras que si δ > 0.5, la tensión de salida 
será superior.
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
es preciso calcular IL(MIN) e IL(MAX) 
para determinar el valor de las mismas.
A partir de esta misma figura se 
puede deducir la corriente media 
circulante por el interruptor S, que 
es la misma que la entregada por la 
fuente.
Por tanto, la potencia media 
entregada por la fuente puede 
expresarse como:
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
Si se iguala la expresión de la 
potencia de entrada, expresada 
anteriormente, con la entregada a la 
salida del convertidor, entonces se 
puede deducir el valor de IL(MIN) +
IL(MAX):
Y con la ecuación:
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
Condición de corriente continuadaCondición de corriente continuada
Como ya se ha indicado, para asegurar el régimen de corriente 
continuada, la corriente no debe hacerse cero dentro del periodo del 
convertidor. El caso crítico, que configura frontera entre ambos 
modos de operación, vendrá determinado por la anulación de la 
corriente en el mismo instante en el que concluye el periodo del 
convertidor.
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
Rizado de la tensión de salida
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
EJERCICIO:
Sea el convertidor de la figura, que se usa para obtener un voltaje negativo V0desde una fuente positiva Vg. Datos: V0=60V.; L=400µH; f=1KHz. Determinar:
A) Expresar V0/Vg en función de ton/T y dibujar la tensión en extremos de la 
bobina para Vg = 40V, sabiendo que el valor medio de la corriente por la bobina 
es de 100A.
B) Dibujar la corriente instantánea a través del transistor y del diodo.
C) Valor medio de la corriente por el transistor.
D) Calcular la corriente de salida
E) Dibujar la corriente instantánea en extremos del condensador.
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
El convertidor reductor-elevador
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Convertidor CC/CC sin aislamiento galvánico
Etapa de 
potencia
Regulador 
PWM
Tensión 
de 
entrada
Carga
Red de realim.
Tensión de 
salida
Ref.
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Diagrama de bloques
Tensión 
de ref.
Tensión de 
salida
Etapa 
de 
potencia
PWMRegulador
Red de
realimentación
-
Tensión de 
entrada
Carga
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Bloques de un convertidor CC/CC 
“muy fáciles de modelar” (I) 
Red de realimentación
vOvr0
+
-
+
-
R1
R2 R2
R1 + R2
vr0 = vO
Ecuación (en vacío):
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor) vcvgs
PWM
+
-
+
-
d
VP
VV
VP
vd
vgs
T
tC tC = d·T
vc - VV
VP
d = 
d(s)/vc(s) = 1/VP
^ v̂cVP 
d = 
1
Ecuación:
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
vd = 
Z1 + Z2
Z1
vREF - 
Z2
Z1
vr
Regulador 
vREFvd
vr
+
-
+
-
Z2
Z1
Ecuación:
Z2
Z1
vd = - 
^ vr
^
1 + (Z1 + Z2)/(Ad·Z1)
1
·
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Función de Transferencia. Filtro salidaFunción de Transferencia. Filtro salidaFunción de Transferencia. Filtro salidaFunción de Transferencia. Filtro salida
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Función de Transferencia. Filtro salidaFunción de Transferencia. Filtro salidaFunción de Transferencia. Filtro salidaFunción de Transferencia. Filtro salida
Se genera un cero de orden1 
(numerador) de forma que a partir 
de la frecuencia de corte de este 
cero fesr debido a rc la pendiente 
decae 20 dB/dec, en lugar de los 40 
debido a los dos polos del 
denominador.
La atenuación del filtro a la 
frecuencia de conmutación será 
menor si este situa la derecha de 
fesr
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Función de Transferencia. ConversoresFunción de Transferencia. ConversoresFunción de Transferencia. ConversoresFunción de Transferencia. Conversores
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Ramos, Jesus. Robust Stability Analisis for Current Programmed Regulators. IEEE Transaction 
on Industrial Electronics. Vol 49, No 5 Octuber 2002
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Boost
(Elevador)
Resumen
Fuentes 
Conmutadas
Buck
(Reductor)
Modelado no lineal y no promediado:
• simulación muy precisa y lenta (pequeña y gran señal)
• pobre sentido físico, difícil diseño del regulador
Modelado no lineal y promediado
• simulación precisa y rápida (pequeña y gran señal)
• pobre sentido físico, difícil diseño del regulador
Modelado lineal y promediado
• simulación menos precisa y rápida
• sólo pequeña señal
• gran sentido físico, fácil diseño del regulador
Modelado de la etapa de potenciaModelado de la etapa de potenciaModelado de la etapa de potenciaModelado de la etapa de potencia
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