CUESTIONARIO CONVERTIDORES: RODRIGUEZ SOTO CRISTIAN SAITH

1. ¿Qué es un convertidor choppers?

Los “choppers” o troceadores son convertidores CD-CD que sirven para elevar
o reducir una tensión en corriente directa.
2. ¿Cuáles son las diferencias entre un circuito chopper y un rectificador?
Los circuitos choppers cuentan con una fuente de alimentación de C.D, y con el
principio de conmutar en forma periódica las conexiones entre dicha fuente y la
carga, proporciona un mecanismo para controlar la potencia en la carga.
Convierten de cd a cd. Los circuitos rectificadores cuentan con una fuente de
C.A y son capaces de rectificar la corriente de C.A a C.D en forma natural.
3. Las dos aplicaciones de los convertidores DC/DC principales son:
▪ Fuentes de alimentación conmutadas. Son fuentes de alimentación en las que
el regulador en vez de ser lineal es conmutado, consiguiéndose un importante
aumento del rendimiento y una buena respuesta dinámica.
▪ Alimentación de motores de corriente continua, cuya regulación requiere
tensiones continuas variables. Las potencias utilizadas en este caso son
considerables
4. Explique el funcionamiento del siguiente circuito:

El interruptor se abre y se cierra siguiendo una señal de periodo “T”

denominada periodo de convertidor. El tiempo durante el cual el interruptor está
cerrado, y por tanto la carga se encuentra conectada a la fuente primaria de
energía, se denominará tiempo de conducción, “TON ”. Por otro lado, el tiempo
que el interruptor permanece abierto, dejando aislada la carga, se llamará
tiempo de bloqueo, “TOFF ”. La suma de TON y TOFF, da el periodo de
convertidor (T). Cuando el interruptor S está cerrado, la tensión de la fuente se
refleja en la carga, provocando la circulación de corriente a través de ella. Si
por el contrario S está abierto, el vínculo entre la fuente y carga se rompe,
quedando esta última aislada de la primera. Como la carga es resistiva pura, la
corriente circulante por la misma, en estas condiciones, se anula
completamente

6. ¿A qué se le denomina ciclo de trabajo 𝜹?

Se le denomina así al cociente entre TON y T
7. ¿Cómo podemos modificar el ciclo de trabajo?
▪Variando el tiempo de conducción TON, al mismo tiempo que se mantiene T
fijo. Llamado también Modulación por Ancho de Pulso (PWM) ya que la
frecuencia de la señal del convertidor se mantiene constante mientras que no
ocurre así con la anchura del pulso que define el tiempo de conducción del
convertidor.
 ▪Variando T y conservando TON constante. Denominado Modulación de
Frecuencia ya que es la frecuencia del convertidor la que varía. El
inconveniente más destacado de este método de control se encuentra en la
generación indeseada de armónicos a frecuencias impredecibles, por lo que el
diseño del consiguiente filtro se revestirá de una complejidad en algunos casos
excesiva.
▪ Modificando ambos
8. Indique la forma en la que se pueden clasificar los reguladores
estáticos de corriente continua.
Atendiendo al nivel de potencia y al tipo de conmutador utilizado. Tambien se
puede clasificar en funcion de la direccion en la que circulan la corriente y la
tension
9. Explique y dibuje los convertidores tipo clase A, B, C, D y E.
CONVERTIDOR CLASE A:
▪ La corriente circulante por la carga es positiva, o lo que es lo mismo, fluye
hacia la carga. Lo mismo ocurre con la tensión en la misma. Es un convertidor
que trabaja en un solo y único cuadrante, con lo que ni la tensión ni la
intensidad pueden modificar su sentido.
▪ Un convertidor que verifica este modo de operación es el que se recoge en la
figura.

▪ Cuando el interruptor se cierra, la fuente de tensión Vi se conecta a la carga,

el diodo D queda polarizado en inverso. La intensidad crece exponencialmente
mientras circula a través de R, L y V .
▪Por otro lado, cuando el interruptor se abre, la carga queda totalmente aislada
de la fuente primaria de energía, la intensidad tiende a decrecer y en la bobina
se induce una F . E . M . negativa que provoca que el diodo D entre en
conducción, actuando como un diodo volante o de libre circulación.
▪Su principal aplicación como su nombre lo indica es suministrar tensión
continua variable desde cero hasta el valor de la fuente
CONVERTIDOR CLASE B:
▪ Opera exclusivamente en el segundo cuadrante. La tensión en la carga sigue
positiva, mientras que la intensidad que circula por la carga es negativa.
▪Cuando el interruptor S se cierra, la tensión V se hace cero, quedando el diodo
polarizado en inverso .
▪Al mismo tiempo, Vi, provocará la circulación de corriente a través de R - L -S,
almacenando la bobina energía.
▪Cuando se produzca la apertura del interruptor, la aparición de una fuerza
electromotriz en la bobina se sumará a V ▪ Si V > Vi, el diodo quedará
polarizado en directo, permitiendo la circulación de corriente hacia la fuente.
▪Su principal aplicación es frenado regenerativo
CONVERTIDOR CLASE C:
▪ Puede operar tanto en el primer como el segundo cuadrante. Por tanto, la
tensión en la carga sólo puede ser positiva, mientras que la intensidad podrá
adoptar tantos valores positivos como negativos.
▪Este convertidor se obtiene a partir de la combinación de una chopper clase A
con otra clase B.
▪Si se acciona S 1 funcionará en el primer cuadrante (intensidad positiva). Por
el contrario, si manteniendo S 1 abierto se abre y se cierra S 2 funcionará como
un convertidor regenerativo. Se debe asegurar que no se produzca el disparo
simultaneo de los dos interruptores, ya que de lo contrario la fuente primaria de
alimentación se cortocircuitaría.

CONVERTIDOR CLASE D:
▪ Este convertidor también opera en dos cuadrantes. En el primer y cuarto
cuadrante. La intensidad en la carga permanece siempre positiva, mientras que
la tensión en la carga es positiva cuando pasan a conducción los interruptores
S1 y S2.
▪ Por el contrario cuando se bloquean estos dos, la fuerza electromotriz
inducida en L hace que el voltaje total en la carga sea negativo, polarizándose
los diodos y provocando que la corriente circule hacia la fuente E.

CONVERTIDOR CLASE E:
▪ Si se quiere funcionar en los cuatro cuadrantes con el mismo convertidor, o lo
que es lo mismo, disponer de cualquier combinación posible de tensión-
intensidad en la carga se deberá recurrir al convertidor indicado en la figura.
▪Puede funcionar como troceador (regulación CC-CC) o como inversor
(conversión CC-AC) y aunque la topología de tipo puente es la misma para
ambas aplicaciones, el tipo de control varía de una a otra.
▪Se pueden combinar dos troceadores de clase C (2 cuadrantes) para formar
un troceador de clase E ▪ Podemos mantener abierta una “diagonal” (por
ejemplo, S1 y S4 abiertos) para que el ciclo de trabajo lo realicen los otros dos
interruptores (S3 y S2) abriéndose y cerrándose a la vez. ▪De esta manera
cuando S3 y S2 están cerrados, cae voltaje negativo sobre la carga mientras
que la corriente circula en sentido negativo. ▪Cuando S3 y S2 se abren, la
corriente que atraviesa la carga la carga puede circular por los diodos D1 y D2
siendo negativa durante todo el periodo mientras que el voltaje en la carga
ahora es positivo, funcionando así en el 2º y 3º cuadrante.
▪Con este método podemos tener dos posibles troceadores de tipo D cada uno
de los cuales controlaría un sentido de giro distinto de un motor.
▪Podríamos conseguir trabajar en el 1º y 4º cuadrante si realizamos la misma
secuencia cambiando S1 y S4 por S3 y S2
▪ Otro método, sería mantener una diagonal abierta (S3 y S2) pero de manera
que el ciclo de trabajo lo realice únicamente un “interruptor” (Por ejemplo S1,
manteniéndose S4 cerrado durante todo el periodo).
▪De esta manera el sentido de la intensidad (y por tanto del giro de un motor
conectado al circuito) lo define la diagonal activa; ya que cuando conduzcan S1
y S4 el tanto el voltaje como la intensidad que circula por la carga son positivos.
▪En el momento en que S1 se abra, la corriente circulará por D1 manteniendo
su sentido, pero haciendo que la caída de tensión en la carga sea 0. ▪ El ultimo
método sería alternar las diagonales.
▪De esta forma el circuito puede funcionar como un inversor (si el ciclo de
trabajo es 0.5), teniendo alternativamente una diferencia de potencial en el
motor de +V , -V. ▪Cuando conducen S1 y S4 cae en el motor una diferencia de
potencial positiva y circula por el una corriente en sentido negativo.
▪Al conmutar los interruptores, comienzan a conducir S3 y S2 manteniendo el
sentido de la intensidad, pero siendo ahora la diferencia de potencial en los
bornes del motor.

10. Explique y dibuje el convertidor tipo elevador, reductor y

reductor/elevador. CONVERTIDOR REDUCTOR O CONVERTIDOR BUCK
▪ El convertidor reductor o convertidor Buck (o step -down), convierte la tensión
DC de entrada a una tensión de salida DC de menor nivel. Es una fuente
conmutada con dos dispositivos semiconductores (transistor y diodo), un
inductor y opcionalmente un condensador a la salida.
▪ Estado “ON” : La corriente va desde la fuente de entrada hasta el
condensador, cargando a su paso la bobina. Por el diodo por tanto no pasa
corriente, no conduce, ya que está polarizado inversamente.
▪ Estado “OFF ” : La fuente principal de energía no alimenta el circuito. En ese
momento se aprovecha la energía del inductor, almacenada en forma de
campo magnético, para hacer circular una corriente por el circuito. Esta
corriente sigue alimentando al condensador y mantiene el nivel de voltaje a la
salida

CONVERTIDOR ELEVADOR O CONVERTIDOR BOOST

▪ El convertidor elevador o convertidor boost (o step-up) es un convertidor DC
a DC que obtiene a su salida una tensión continua mayor que a su entrada. Es
un tipo de fuente de alimentación conmutada que contiene al menos dos
interruptores semiconductores (diodo y transistor), y al menos un elemento
para almacenar energía (condensador,
bobina o combinación de ambos).
Frecuentemente se añaden filtros construidos
con inductores y condensadores para mejorar
el rendimiento
▪ Estado “ON”: Cuando el transistor conduce, la corriente va desde la fuente de
entrada hasta la bobina, y después toda la corriente se va por el transistor, ya
que actúa como camino cerrado y supone un camino más fácil. La otra parte
del circuito que queda independiente, el diodo hace que la corriente no pueda ir
en sentido contrario. El condensador que está totalmente cargado y alimenta la
carga. Una vez se agote la energía del condensador, se vuelve a cambiar el
estado del transistor, volviendo al estado “OFF”.

CONVERTIDOR REDUCTOR-ELEVADOR O CONVERTIDOR BUCK-BOOST ▪

El convertidor reductor-elevador o convertidor Buck-Boost los cuales como su
nombre indica, reducen o aumentan la tensión en su salida. ▪ Hay dos
topologías distintas para estos convertidores: ▪ Convertidores de forma
inversora, donde el voltaje de salida es de signo inverso al de la entrada. ▪
Convertidor reductor seguido de un elevador. el voltaje de salida tiene la misma
polaridad que la entrada, y puede ser mayor o menor que el de entrada. Un
convertidor reductor-elevador no inversor puede utilizar un único inductor que
es usado para el inductor reductor y el inductor elevador
▪ Pero si puede reducir o elevar el voltaje de salida, ¿Cómo se controla? Pues
se controla ajustando la variable de ciclo de trabajo del transistor de
conmutación.
▪Estado “ON”: la fuente de entrada de voltaje está directamente conectada al
inductor (L). Por lo que se almacena la energía en L, la cual se va cargando. En
este estado, el condensador proporciona corriente a la carga de salida.
▪Estado “OFF”: ya no hay fuente de energía a la entrada. Ahora el inductor está
conectado a la carga de salida y el condensador, por lo que la energía es
transferida de la bobina L a C y R