Entendiendo Boost Converter

Sé que el interrogador ha aceptado una respuesta, pero no creo que sea suficiente en su forma actual, por lo que ofrezco lo que considero que es una mejor visión de las cosas. El principal problema es que creo que el artículo de la wiki también podría ser mejor. Afirma que un dólar es un tipo de SMPSU ....

  

... que contiene al menos dos interruptores semiconductores (un diodo y un transistor) y al menos un elemento de almacenamiento de energía, un condensador, un inductor, o los dos en combinación.

Creo que la única forma razonable de convertidor Buck que se usa en electrónica siempre contiene un inductor y un condensador. Aquí hay un diagrama más razonable que se muestra más adelante en el mismo artículo wiki: -

Antesdequeelinterruptorsecierreporprimeravez,sepuedeverqueelcondensadorylaresistenciaestánconectadosalafuenteentrante(\$V_I\$)atravésdeldiodo.Estoprecargalatapaa\$V_I\$menosunacaídadediodo(0,6Vparadiodosnormalesyquizás0,3Vparaundiodoschottky).Elflujoactualesaproximadamente\$\dfrac{V_I}{R}\$

Cuandoelswitchcierraporprimeravezlascompilacionesactualesdelinductorde\$\dfrac{V_I}{R}\$aunvalormásalto.Enestepunto,sedebetenerencuentaqueeldiododetieneelinterruptorydescargatodalaenergíadelcapacitordesalida,esdecir,locorta.

Cuandoelinterruptorseabre,lacorrientedelinductorquierecontinuarfluyendoenlamismadirecciónylarutamásfácildetomaresatravésdeldiodoyestoempuja"nueva" energía al condensador (cargándolo ligeramente) y también a la resistencia / carga.

Después de unos pocos ciclos, el voltaje del capacitor está comenzando a subir más alto que el suministro entrante y esto es lo que un regulador de impulso está tratando de hacer.

Suponiendo que la resistencia de carga tiene un valor fijo y la relación espacio-marca permanece constante (por el bien de esta explicación), llega un punto en el que la cantidad de energía que necesita la resistencia de carga (por ciclo de conmutación) coincide con la cantidad De energía liberada del inductor y que pasa a través de la carga. Se alcanza el equilibrio y se puede decir lo siguiente: -

Energía almacenada cargando el inductor x frecuencia de conmutación = potencia disipada en la resistencia de carga.

Por ejemplo, si la carga tomaba 10 W y el conmutador cambiaba a 100 kHz, la energía del inductor almacenada (y liberada) = \ $ \ dfrac {10} {100,000} \ $ = 100 \ $ \ mu J \ PS Por supuesto, habrá una pequeña pérdida en el diodo, pero esa ecuación de energía le permite calcular el tamaño del inductor necesario y el ciclo de trabajo del interruptor.

Si la resistencia de la carga aumenta para mantener el mismo voltaje en la salida, el ciclo de trabajo del interruptor debería disminuir y si la resistencia de la carga disminuye, el ciclo de trabajo del interruptor debería aumentar para mantener el mismo voltaje en la salida.

No hay matemáticas para eso! Suponiendo que se refiera a este diagrama:

Básicamente, tiene una fuente, cuando el interruptor está cerrado, el campo magnético alrededor del inductor comienza a acumularse. Cuando el interruptor se abre, hay una caída en la corriente debido a la mayor resistencia del circuito. Como los inductores no son particularmente aficionados a los cambios en la corriente, el campo magnético alrededor del inductor se colapsa, generando corriente en la misma dirección que la batería. Esto pone a los dos en serie y listo, los voltajes se suman, dándole un voltaje más alto.

Espero que esto ayude!

Dos puntos más:

1. El condensador de salida es necesario, antes de que el sistema haya alcanzado el estado estable o el equilibrio, recibe energía de la descarga del inductor en cada ciclo de conmutación, como resultado, su voltaje aumenta. Sin embargo, esta tensión delta durante cada ciclo de conmutación es pequeña en comparación con VIN o VOUT, por lo que puede pensar que VOUT es constante durante cada ciclo de conmutación, de modo que existe una tensión constante (VOUT-VIN o delta tensión) entre el inductor, por lo tanto, una Corriente de descarga lineal para inductor. Por cierto, antes de alcanzar el estado estable, VOUT-VIN se vuelve más y más grande (debido a que el voltaje en el condensador se acumula en muchos ciclos de conmutación), por lo que puede esperar una pendiente más pronunciada para la curva de descarga de corriente del inductor.
2. La resistencia de carga también es necesaria. Como puede imaginar, el convertidor solo puede subir (acumular) voltaje, sin importar qué tan pequeño sea el ciclo de trabajo, todavía está cargando el capacitor de salida. Para alcanzar el estado estable, el sistema también necesita la resistencia de carga para disminuir el voltaje. Existe un caso muy extremo cuando desconecta la resistencia de carga, el convertidor entrará en el modo de salto de impulsos (el sistema aún cambia debido a la corriente de fuga), o el voltaje de salida aumentará por encima del VOUT deseado.