No entiendo por qué la corriente en un convertidor DC-DC sube y baja en un patrón de forma de onda triangular. Creo que tiene algo que ver con la energía en el campo magnético, pero no conozco ninguna ecuación para respaldar esto.
Cuandoelinterruptorseenciendeyapaga,elinductorcambiaenunaformadeondacuadradaentrelacorrienteatravésdelacargaylacorrienteatravésdelinterruptor.Porlotanto,¿dedóndeprovienelalinealidad,comosemuestraenlosgráficoscomoabajo?
La mayoría de los suministros de conmutación reales tendrán un condensador en paralelo con la carga:
Este capacitor es el que hace que la tensión suministrada a la carga sea aproximadamente constante incluso con la conmutación. En los períodos en que el interruptor está cerrado y el inductor no suministra corriente a la carga, la carga extrae corriente al descargar C1.
También tenga en cuenta que, por lo general, hay algo que regula el ciclo de trabajo del interruptor para mantener el voltaje de salida y, por lo tanto, el voltaje en C1, en algún objetivo.
El gráfico en su pregunta representa la corriente y el voltaje para el inductor, no la carga. Cuando el interruptor está cerrado, el voltaje a través del inductor es V1. Cuando el interruptor está abierto, el voltaje a través del inductor es el voltaje de salida, más un poco más para la polarización directa D1, menos V1.
De cualquier manera, hay un voltaje constante a través del inductor en cualquiera de los estados. Un voltaje constante a través de un inductor da como resultado una corriente de cambio lineal, de acuerdo con la definición de inductancia:
$$ v (t) = L {\ mathrm di \ over \ mathrm dt} $$
La forma de onda triangular es en realidad una aproximación. Se denomina aproximación de onda pequeña y se basa en los siguientes supuestos:
Cuando se cumplen todas estas suposiciones, el voltaje del inductor es constante en cada parte del ciclo, lo que hace que la corriente cambie a una tasa constante (\ $ \ frac {di} {dt} = \ frac {V} {L} \ $). Los modos más simples utilizan un diodo ideal y un interruptor. En ese caso, el voltaje de su inductor será igual al voltaje de suministro (cuando el interruptor está encendido) o al voltaje de suministro menos el voltaje de carga (cuando el interruptor está apagado). El último voltaje es negativo, lo que hace que la corriente del inductor disminuya.
Las suposiciones 1 y 2 significan que el convertidor está en un estado estable. En circunstancias normales, los capacitores de entrada y salida mantienen esta condición. El supuesto 3 permite tener soluciones analíticas simples para las ecuaciones del circuito.
Si se viola el supuesto 4, el convertidor aún funciona pero la corriente del inductor ya no es triangular. En cambio, para una parte del ciclo no hay corriente de inductor en absoluto! Esta condición se llama modo de conducción discontinua (DCM) y ocurre cuando la corriente de carga es pequeña.
En un regulador síncrono, el diodo se reemplaza con un segundo interruptor (transistor). En este caso, la corriente del inductor no se detiene en cero, ¡se vuelve negativa! La forma de onda es triangular, al igual que CCM. Esta condición se llama modo de conducción continua forzada (FCCM). Una gran ventaja de esto es la reducción de EMI.
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