Si usamos diagramas algo más simples que los de Andy, podemos ver la similitud un poco más claramente. Estoy mostrando los elementos de conmutación como MOSFET, y estoy mostrando explícitamente los diodos del cuerpo asociado, porque esto se volverá importante más adelante. Por ahora, ignoraremos los detalles asociados con la activación de las puertas MOSFET, aparte de decir que cuando una está activada, la otra está desactivada y el ciclo de trabajo es variable. Comenzando con el convertidor de dinero:
simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab
El flujo normal de corriente es que cuando M2 está encendido, la corriente fluye a través de él y L1, cargando el inductor con energía magnética. Cuando M2 se apaga y M1 se enciende, la corriente continúa fluyendo a través de L1, descargando su energía almacenada.
Ahora, si M1 no estuviera allí, el circuito seguiría funcionando, porque la corriente de descarga aún fluiría a través de D1. Sin embargo, una vez que la corriente de L1 cae a cero, el diodo bloquearía cualquier flujo adicional, esto se conoce como "modo de conducción discontinua". Mientras que con M1 presente, el flujo de corriente puede revertirse. En otras palabras, con la rectificación activa (síncrona), el convertidor puede generar y descargar corriente en su salida. Esto se conoce como "modo de conducción continua". Esto significa que la relación entre la tensión de entrada VA y la tensión de salida VB es solo una función del ciclo de trabajo de la conmutación:
$$ VB = VA \ frac {T_ {M2}} {T_ {period}} $$
Tenga en cuenta que si la corriente en L1 se vuelve negativa, cuando M1 se apaga y M2 se enciende, esto fuerza brevemente la corriente hacia VA y C2, hasta que la tensión a través de L1 hace que la corriente vuelva a cero y luego sea positiva. de nuevo.
Ahora, veamos el convertidor boost, que es una imagen de espejo exacta del convertidor buck:
simular este circuito
En funcionamiento normal, M1 se enciende primero, cargando L1 con energía magnética. Luego, M1 se apaga y M2 se enciende, permitiendo que la energía almacenada se descargue en C2.
Nuevamente, podríamos eliminar M2 y permitir que D2 realice la conmutación de salida, pero M2 permite que la corriente fluya de cualquier manera durante la fase de descarga. Y al igual que con el convertidor Buck, esto significa que la relación de voltaje de entrada-salida se convierte en una función del ciclo de trabajo de conmutación solamente:
$$ VA = VB \ frac {T_ {period}} {T_ {M2}} $$
Tenga en cuenta que este es un simple reordenamiento de los términos en la ecuación para el convertidor de dinero - en otras palabras, es la misma ecuación. Esto nos dice que independientemente de la forma en que fluye la potencia , la relación entre VA y VB es simplemente una función del ciclo de trabajo de conmutación.
Entonces, para convertir esto en un ejemplo concreto, si el control de PWM está configurado de modo que M2 esté en \ $ \ frac {5} {12} \ $ = 42% del tiempo, podría aplicar 12V en VA y obtenga 5V en VB, O puede aplicar 5V en VB y obtener 12V en VA!
REGLAMENTO
Una nota final: este circuito proporciona una relación ratiometric específica entre los dos voltajes que se basa en el ciclo de trabajo de la conmutación. Si la tensión de entrada no está regulada, pero desea una tensión de salida regulada, debe proporcionar un mecanismo que varíe el ciclo de trabajo del interruptor para cancelar las variaciones de entrada. Tenga en cuenta que este control podría basarse en medir la tensión de entrada (feedforward) o medir la tensión de salida (realimentación).
Si vas a construir un práctico convertidor de energía bidireccional con regulación , deberás prestar más atención a cómo funciona este mecanismo de control en ambos modos.
