Informe Convertidor Boost

ELECTRONICA DE POTENCIA-ESPE/ GRUPO: 8/ FECHA: 2017-07-21

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Informe convertidor Boost Bryan Montenegro, Andy Mu˜noz, Evelyn Torres

Abstract—En este informe se presenta los valores medidos obtenidos de la pr´actica del convertidor boost en modo de conducci´on continua y discont´ınua.

I. I NTRODUCTION El convertidor Boost (o elevador) es un convertidor DC a DC que obtiene a su salida una tensi´on continua mayor que a su entrada. Es un tipo de fuente de alimentaci´on conmutada que contiene al menos dos interruptores semiconductores (diodo y transistor), y al menos un elemento para almacenar energ´ıa (condensador, bobina o combinacin de ambos). Frecuentemente se a˜naden filtros construidos con inductores y condensadores para mejorar el rendimiento.

Fig 2.Valor medido para un ciclo de 20% modo DCM.

II. D ESARROLLO A. Materiales • • • • • • • •

Driver IR2110 2 capacitores de 100 µ F 1 capacitor de 100 µ F 1 diodo 1N4007 1 diodo 1N4148 1 resistencia de 10 Ω 2 resistencias de 1kΩ inductancia de

En la Fig.2 se observa que para un ciclo de trabajo del 20% el circuito aun se encuentra en modo de conducci´on CCM ya claramente se evidencia en la parte superior la conducci´on del diodo y en el otro semiciclo la parte baja de la se˜nal la conducc´ıon del mosfet.

B. Circuito implementado

Fig 1.Circuito convertidor Boost con driver IR2110 .

C. Valores obtenidos conducci´on en modo discontinuo Fig 3.Valor medido para un ciclo de 30% modo DCM. .

Para una frecuencia de 10KHZ Las gr´aficas fueron tomadas en el Drain del mosfet para poder observar la conducc´ıon del mosfet como del diodo.

Para un ciclo de trabajo de un 30% se observa las primeras muestras de conduccion discontinua con una pequea oscilacion al final de la se˜nal en el Drain del mosfet.

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Fig 4.Valor medido para un ciclo de 40% modo DCM. .

Fig 5.Valor medido para un ciclo de 50% modo DCM. .

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Fig 7.Valor medido para un ciclo de 70% modo DCM. .

Fig 8.Valor medido para un ciclo de 80% modo DCM. .

Para las Fig.4 a la Fig.8 se observa que a medida que se aumenta el ciclo de trabajo la conducci´on discontinua es mas notoria ya que en la parte baja de la gr´afica conduce el mosfet y en la parte alta el diodo, en el momento en que el la bobina descarga toda la corriente sobre la carga, tanto el mosfet como el diodo dejan de conducir y aparecen las oscilaciones.

1) Tabla de resumen:

Fig 6.Valor medido para un ciclo de 60% modo DCM. .

Ciclo de trabajo 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20%

Voltaje [V] 5.78 5.47 5.26 5.17 4.78 4.41 3.80

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MODO DISCONTINUO 0.9 Interpolacion de puntos modo DCM

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2 3.8

4

4.2

4.4

4.6

4.8

5

5.2

5.4

5.6

5.8

Fig 9.Interpolaci´on de puntos modo DCM.

Fig 11.Valor medido para un ciclo de 30% modo CCM.

En la Fig.9 se realiza una interpolaci´on polinomica de trecer grado con los puntos obtenidos como datos en la practica del convertidor boost en modo discontinuo. Con la interpolaci´on se puede apreciar de mejor manera como a partir del 40% del ciclo de trabajo se empiza a dar forma a una recta que responde a los resultados esperados.

Fig 12.Valor medido para un ciclo de 40% modo CCM.

D. Valores obtenidos conducci´on en modo continuo

Para una frecuencia de 100KHZ

Fig 10.Valor medido para un ciclo de 20% modo CCM.

De las Fig.10-11-12 podemos observar claramente el modo de conducci´on continua por parte del mosfet (parte baja de la gr´afica) y por parte del diodo (parte alta del gr´afica) ya que en ningun momento aparece una ocilaci´on al final de la se˜nal. Tambien se observa que a medida que se aumenta el ciclo de trabajo la se˜nal del Drain aumenta su amplitud lo que se refleja en un mayor voltaje de salida en la carga.

Fig 13.Valor medido para un ciclo de 50% modo CCM.

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Ciclo de trabajo 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20%

Voltaje [V] 5.72 5.89 5.84 5.6 4.36 4.98 4.15

MODO CONTINUO 6 5.8 5.6 5.4 5.2

Fig 14.Valor medido para un ciclo de 60% modo CCM.

Interpolacion de puntos modo CCM

5 4.8 4.6 4.4 4.2 4 0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Fig 17.Interpolaci´on de puntos modo CCM.

En la Fig.17 se realiza una interpolaci´on polinomica de tercer grado de la grafica podemos concluir que a medida que se aumenta el ciclo de trabajo el voltaje de salida aumenta, pero aporiximadamente alrededor de un ciclo de trabajo del 70% el voltaje de salida alcanza su tope maximo y empieza a decar el voltaje, el cual concuerda con las gr´aficas de conducci´on continua teoricas mostradas en el preparatorio. Fig 15.Valor medido para un ciclo de 70% modo CCM.

III. C ONCLUSIONES •

•

•

IV. R ECOMENDACIONES

Fig 16.Valor medido para un ciclo de 80% modo CCM.

Para las Fig.13-14-15 a medida que aumenta el ciclo de trabajo la conducci´on se mantiene continua pero para la Fig.16 se observa que la amplitud deja de aumentar y en su contra disminuye lo nos indica que hemos alcanzado el tope de voltaje que podemos obtener y para ciclos mayores el voltaje empezara a decaer rapidamente. 1) Tabla de resumen:

El convertidor Boost es un conversor DC-DC elevador de voltaje ya que su voltaje de salida es mayor que su voltaje de entrada. En el modo discontinuo al tener conducci´on por parte del mosfet, ni por parte del diodo se producen oscilaciones hasta que finalice el periodo y vuelva a conducir el mosfet. Las gr´aficas tanto del modo CCM como del modo DCM concuerdan con las gr´aficas teoricas vistas en clase y mostradas en el preparatorio.

•

•

Verificar una entrada cuadrada sin ruido en el pin 12 del IR2110 ya que si esta se˜nal no esta bien el error se multiplica y no tendremos una buena sen˜al de disparo en el mosfet. Tener cuidado con las corrientes estaticas del cuerpo ya que el Driver es un dispositivo sensible y puede da˜narse con estas corrientes.

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Tener una bobina adecuada para conectar al circuito ya que si no es la correcta esta produce un cortocircuito con la fuente de alimentac´ıon.

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