Tabla de contenido
Configuración y operación del circuito del convertidor elevador
La mayoría de las veces necesita un voltaje ligeramente más alto que el que puede proporcionar su fuente de alimentación. Una situación común es cuando necesita 12V pero su batería solo puede suministrar 9V. O tal vez tenga una fuente de alimentación de 3,3 V, pero su circuito IC necesita 5 V. Estas circunstancias proporcionan la motivación para los proyectos cubiertos por este informe.
¿Hay alguna manera de convertir un voltaje de CC a otro voltaje de CC? O, más específicamente, ¿hay alguna manera de aumentar el nivel de voltaje que ya tengo sin la molestia de un circuito demasiado complicado? Afortunadamente, la respuesta a ambas preguntas es sí. Este proyecto describe un circuito para aumentar un voltaje de CC de un voltaje más bajo a un voltaje más alto.
Este circuito se llama convertidor elevador porque aumenta el voltaje de la fuente de alimentación. Hay muchas formas de convertir un voltaje de CC bajo en un voltaje de CC alto. Sin embargo, un convertidor elevador no requiere el engorroso proceso de convertir CC en CA, aumentar el voltaje y luego convertir el voltaje CA escalonado en CC. Este método es ineficiente e implica demasiados pasos. “Convertidor CC-CC de modo conmutado”.
¿Qué es un convertidor elevador?
a convertidor de carga (también conocido como aumentar el convertidor) es uno de los tipos más simples de convertidores de modo de conmutación. Como sugiere el nombre, un convertidor toma un voltaje de entrada y lo aumenta. Es como un transformador elevador. voltaje de CC Reduce la corriente de menor a mayor (mientras el transformador sube y baja el nivel de voltaje AC) y de mayor a menor, pero la potencia entregada es la misma.
Solo inductores, interruptores semiconductores, diodos y capacitores. Un convertidor elevador es muy simple y requiere muy pocos componentes. Esto se debe a que fue diseñado y desarrollado originalmente en la década de 1960 para impulsar la electrónica de los aviones. La mayor ventaja de los convertidores elevadores es que ofrecen una eficiencia muy alta.Varios convertidor de carga Se pueden obtener eficiencias de hasta el 99%. Esto significa que el voltaje de entrada desperdicia solo el 1% de la energía.
Artículo relacionado:
Diagrama del circuito del convertidor elevador
Componentes necesarios
- Fuente de voltaje
- inductor
- Diodo 1N4001
- Elemento de conmutación (MOSFET)
- condensador
- Carga
inductor
Los inductores se utilizan comúnmente para almacenar energía. Este circuito también realiza la misma función. Una inductancia más alta permite que se almacene más energía, por lo que una inductancia más alta permite una salida de voltaje más alta. Un valor de inductor más bajo producirá un voltaje más bajo en la salida. Puede jugar con el valor de la inductancia y ver cómo afecta el voltaje de salida.
El uso de una inductancia más alta puede ralentizar el proceso de carga, ya que resiste el flujo de corriente debido a su gran valor, pero finalmente producirá una salida de voltaje más alta. No se puede usar para crear convertidores elevadores. El inductor debe tener la clasificación de corriente requerida. Esto significa que los inductores deben soportar altas corrientes y tener núcleos con alta permeabilidad magnética, lo que da como resultado una alta inductancia para un tamaño determinado.
MOSFET
transistor de efecto de campo semiconductor de óxido de metal Una forma completa de MOSFET. Un MOSFET es un dispositivo semiconductor utilizado principalmente para aplicaciones de conmutación. Un MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales que consta de terminales de fuente S, puerta G y drenaje D, cuerpo B. Los MOSFET son los transistores más comunes y se pueden usar tanto en circuitos analógicos como digitales.
En última instancia, un MOSFET necesita controlar el voltaje y el flujo de corriente entre su fuente y su drenaje. Funciona casi como un interruptor. Un MOSFET también es un transistor. La única diferencia es que los MOSFET requieren voltaje mientras que los transistores requieren corriente. Los requisitos de accionamiento o MOSFET son mucho mejores y mucho más simples en comparación con los BJT. Estas son las ventajas de usar MOSFET como dispositivos de conmutación en circuitos de refuerzo. A continuación se muestra un diagrama de bloques del MOSFET.
1N4007 diodo
El 1N4007 es un diodo rectificador de unión PN. Este tipo de diodos solo permiten el flujo de corriente en una dirección. Por lo tanto, se puede usar para convertir energía de CC a CC. El 1N4007 tiene muchas aplicaciones del mundo real. Los ejemplos incluyen aplicaciones de diodos de rueda libre, rectificación de propósito general de fuentes de alimentación, inversores y convertidores. A continuación se muestran los pinouts de diodos específicos.
| 1N4007 diodo | ||
| número de PIN | nombre de alfiler | cargando |
| 1 | ánodo | + ve |
| 2 | cátodo | -ve |
El diagrama anterior muestra un diagrama simbólico y real del 1N4007. La comprensión de los componentes de un circuito eléctrico mejora mucho si se conocen las propiedades eléctricas del dispositivo. Las características eléctricas del diodo 1N4007 se muestran en la siguiente tabla.
| 1N4007 Características eléctricas | ||
| parámetro | valor | unidad |
| Tensión directa 1,0 A | 1.1 | Ⅴ |
| Corriente inversa a 25°C | Cinco | uA |
| Capacitancia total a 1,0 MHz | 15 | pF |
| Corriente inversa máxima a plena carga a 75° | 30 | uA |
| Corriente directa rectificada promedio | 1 | a |
| Voltaje inverso repetitivo pico | 1000 | Ⅴ |
Características del diodo 1N4007:
- Baja corriente de fuga
- Baja caída de tensión directa
- Alta capacidad de sobretensión hacia adelante
Artículo relacionado: circuito intermitente de 24V
Este diodo tiene muchas aplicaciones prácticas en sistemas integrados. Algunas de las aplicaciones clave asociadas con diodos específicos se enumeran a continuación.
- convertidor
- Finalidad de la conmutación en sistemas integrados
- Aplicaciones de diodos de rueda libre
- inversor
- Rectificación general de energía para fuentes de alimentación.
- Evita la corriente inversa y protege los microcontroladores como los microcontroladores Arduino y PIC.
condensador
Los condensadores son componentes electrónicos que se utilizan para almacenar y filtrar cargas eléctricas. Un condensador consta de dos conductores muy próximos separados por un dieléctrico. Cuando se conecta a una fuente de alimentación, se acumula una carga en el conductor. Una placa almacena carga positiva y la otra placa almacena carga negativa. Hay dos tipos de capacitores: cerámicos y electrolíticos. El tipo de condensador utilizado en este circuito es un condensador electrolítico. El capacitor electrolítico debe tener una clasificación de voltaje de aproximadamente el doble del voltaje de salida.
Cuanto mayor sea la clasificación, mayor será el voltaje que puede manejar, por lo que es mejor. El voltaje a través del capacitor no debe exceder el voltaje nominal. De lo contrario, puede explotar. Un circuito convertidor elevador puede generar altos voltajes, por lo que me gustaría usar condensadores con valores nominales de voltaje más altos. Además, se debe aumentar la capacitancia del capacitor. Porque el inductor está produciendo mucha corriente. Queremos que el condensador pueda almacenar esta carga.
Cómo funciona el convertidor boost
El funcionamiento de los convertidores elevadores se puede entender mejor con algún conocimiento de cómo funcionan los inductores, capacitores o MOSFET. Comprender cómo funcionan los componentes lo ayudará a comprender cómo funciona el convertidor elevador. Conecte las piezas correctamente como se muestra en el diagrama del circuito.
Además, solo describe el funcionamiento del circuito hasta el capacitor. Una carga conectada a un capacitor ve al capacitor como una fuente de voltaje fijo y funciona bien.
paso 1:- Aquí no sucede nada, solo el capacitor de salida se carga al valor del voltaje de entrada.
Paso 2:- Ahora encienda el interruptor. La fuente de la señal se eleva, encendiendo el MOSFET. Toda la corriente fluye a través del inductor hacia el MOSFET. Tenga en cuenta que durante este tiempo el capacitor permanece cargado ya que no puede descargarse a través del diodo ahora polarizado en inversa. Por supuesto, la fuente de alimentación no se agotará en el corto plazo. Esto se debe a que el inductor hace que la corriente aumente con relativa lentitud. Además, el campo magnético generado alrededor de un inductor en un circuito.
Paso 3:- Cuando el MOSFET se apaga, la corriente al inductor se detiene repentinamente. La naturaleza de los inductores es mantener un flujo de corriente suave, no les gustan los cambios repentinos en la corriente. Entonces responde a esto usando la energía almacenada en el campo magnético para mantener el flujo de corriente, para generar un gran voltaje con la polaridad opuesta al voltaje aplicado originalmente.
Considerando solo el signo de polaridad del inductor, podemos ver que el inductor actúa como una fuente de voltaje en serie con la fuente de alimentación. Esto significa que el ánodo del diodo tiene un voltaje más alto que el cátodo que está conectado a un capacitor cargado al voltaje inherente de la fuente de voltaje. Esta polarización directa del diodo.
El condensador de salida se carga a un voltaje más alto que antes. Esto significa que hemos aumentado con éxito un voltaje de CC bajo a un voltaje más alto.
Estos pasos anteriores ocurren miles de veces (dependiendo de la frecuencia del oscilador) para mantener el voltaje de salida bajo carga.
operación de conmutación
El MOSFET debe encenderse y apagarse muy rápidamente. Esta operación puede ser tan simple como un temporizador 555 y algunos circuitos, o puede ser un IC SMPS (fuente de alimentación conmutada) dedicado como el famoso IC MC34063A.
El circuito descrito en el informe es Convertidor elevador de uso general. Se puede hacer un convertidor elevador específico incorporando los valores calculados en el mismo circuito.
Artículo relacionado: