CONVERTIDORES DC-DC

INTEGRANTES
CARLOS MARIO LOAIZA HENAO
WILFREDO MARTINEZ GONZALES
HECTOR
JUAN PABLO OSSA MOLINA

MATERIA
ELECTRONICA INDUSTRIAL

PROFESOR
ELKIN HENAO BRAVO

TECNOLOGIA EN AUTOMATIZACION ELECTRONICA

INSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO (ITM)

2021
RESUMEN
Se identifico la estructura del convertidor recibido el cual era un convertidor Buck, se identificaron
las conexiones de los elementos principales, después de esto entregamos a la entrada del
convertidor una señal de 10 voltios y se varió la frecuencia entre 10 y 28 kHz, observamos en el
osciloscopio el voltaje de rizado y el voltaje de salida, con el multímetro se midió la corriente de
entrada y la corriente de salida, luego variamos el duty (ciclo de trabajo) entre 20 y 80% midiendo
el voltaje de salida, la corriente de entrada, la corriente de salida y la potencia a la salida, de igual
forma se calculó teóricamente el voltaje de rizado para compararlo con los resultados obtenidos en
la práctica.
INTRODUCCION
Los controladores DC son conocidos también como convertidores de DC- DC debido a que son
capaces de convertir una tensión continua en otro nivel de tensión continua, normalmente,
proporcionan una salida regulada, estos conversores se clasifican como no aislados donde la fuente
de entrada comparte línea común con la carga.
En este tema de controladores DC, debemos tener en cuenta dos tipologías Buck y Boost (no
aislados), por problemas técnicos se trabajó solo el Buck, donde se identificó la estructura y la
conexión de los elementos, cabe mencionar que se obtiene a su salida una tensión menor que a su
entrada.
Para esta práctica se realiza la implementación del circuito de control DC no aislado Buck, donde se
identificó la estructura y conexiones, de igual forma los voltajes de entrada y de salida
Convertidor Buck.

Fig.1.Convertidor Buck.
.
Para el convertidor Buck se seleccionó un voltaje de entrada de 10v y para la alimentación del
circuito 15v, la frecuencia a las que se tomaron las mediciones fueron 10kHz hasta 30kHz, ver tabla
1, cabe mencionar que para la configuración del generador de señales se seleccionó una amplitud de
5 Vpp por lo tanto el Oftten va a tener la mitad 2,5 y para el Duty se tomó un valor de 50 % ver
Fig.2

Frecuenci Voltaje de Rizado de Corriente Corriente a

a salida voltaje de entrada la salida
10kHz 4,97 V 160 mV 0,22 A 0,44 A
13kHz 4,97 V 110 mV 0,23 A 0,43 A
16kHz 4,97 V 80 mV 0,23 A 0,42 A
19kHz 4,97 V 50 mV 0,21 A 0,42 A
22kHz 4,97 V 40 mV 0,21 A 0,42 A
Tabla 1. Valores prácticos con diferentes frecuencias.

Fig.2.configuracion generador de señales.

Ciclo de Corriente Voltaje a la Corriente a Potencia a

trabajo de entrada salida la salida la salida
0,2 0,04 A 1,9 V 0,17 A 0,323 W
0,3 0,08 A 2,6 V 0,25 A 0,65 W
0,4 0,14 A 3,4 V 0,34 A 1,156 W
0,5 0,22 A 4,2 V 0,42 A 1,764 W
0,6 0,31 A 5,1 V 0,50 A 2,55 W
0,7 0,41 A 5,9 V 0,59 A 3,481 W
0,8 0,56 A 6,7 V 0,69 A 4,623 W
Tabla 2. Valores prácticos con diferentes duty.
 frecuencia voltaje de rizado calculado

10 kHz 0,216 V

13 kHz 0,128 V

16 kHz 0,084V

19 kHz 0,059V

22 kHz 0,046 V

25 kHz 0,0345 V

28 kHz 0,027V

Ecuaciones.

 Ecuación fue utilizada para calcular el dutty.

Vo
D= (1)
Vi

 Ecuación para calcular ΔV 0 medido por el osciloscopio.

ΔV
ΔVo= (2)
2

 Ecuación utilizada para calcular la corriente que pasa por el inductor

Vi∗D
iL= (3)
R

 Ecuación utilizada para calcular el valor de la inductancia del convertidor

 Vi−Vo
L= DTs (4)
2 ΔiL
Al buscar en el data el valor de la inductancia del convertidor podemos calcular el rizado del
inductor

Vi−Vo
ΔiL= ∗DTs
2L

 Ecuación es para calcular la capacitancia del convertidor para poder calcular el ΔVo

ΔiL∗Ts
C= (5)
8 ΔVo
 Ecuación es para calcular

1
Ts= (6)
Fs

Cálculos
Para el Buck, la frecuencia y el duty para la señal PWM se configuraron con una frecuencia de
10KHz hasta 30kHz y el duty del 50% . y para el segundo análisis, tenemos una frecuencia de 13
Hz fijo y un dutty variable

 Los voltajes de salida y entrada Vo= 4.97V y Vi= 10V, utilizamos la ecuación (1) para
obtener el dutty
Vo 4. 97 V
D= = =0.4 97=4 9.7 %
Vi 10 V
Tenemos que el voltaje de salida en la tabla 1 es repetitivo en todos los casos y el dutty estaba fijado
en 50 % vemos que es correcto el cálculo.

 Utilizamos la ecuación (3) para calcular la corriente de entrada en el inductor.

 D = valor dutty, Vi = 10V, R =100Ω, ver tabla 2

Vi∗D 10∗0.2
iL= = =0.02 A
R 100

Vi∗D 10∗0.5
iL= = =0.05 A
R 100

Vi∗D 10∗0.8
iL= = =0.08 A
R 100

Las corrientes obtenidas en los cálculos son parecidas a las simuladas.

 Basándonos en la ecuación (4) podemos hacer el cálculo del el rizado del inductor
Teniendo Vi = 10 V, Vo = 4.84, D = 0.5, Ts = variable, L = 330uH

10−4. 97
∗0.5∗1
2∗330 uH
ΔiL= =0.3 81 A
10 Khz

10−4. 97
∗0.5∗1
2∗330 uH
ΔiL= =0. 293 A
13 Khz

10−4. 97
∗0.5∗1
2∗330 uH
ΔiL= =0.2 38 A
16 Khz

10−4. 97
∗0.5∗1
2∗330 uH
ΔiL= =0.2 A
19 Khz

10−4. 97
∗0.5∗1
2∗330 uH
ΔiL= =0.17 3 A
22 Khz
 10−4. 97
∗0.5∗1
2∗330 uH
ΔiL= =0.15 2 A
25 Khz

10−4. 97
∗0.5∗1
2∗330 uH
ΔiL= =0.1 36 A
28 Khz

 Para calcular el voltaje de rizado utilizamos la ecuación (5) donde al tener el valor de la
capacitancia despejamos ΔVo , teniendo en cuenta los valores de ΔiL=variable s para un
D = 50%, un Ts se hizo uso de la ecuación (6), C=22uf

ΔiL∗Ts 0.3 81∗1/10000

ΔVo= = =0.216 V
8C 8∗22 uF

ΔiL∗Ts 0. 293∗1 /13000

ΔVo= = =0.128 V
8C 8∗22 uF

ΔiL∗Ts 0.2 38∗1 /16000

ΔVo= = =0.08 4 V
8C 8∗22 uF

ΔiL∗Ts 0.2∗1/19000
ΔVo= = =0.05 9V
8C 8∗22 uF

ΔiL∗Ts 0.17 3∗1/22000

ΔVo= = =0.04 6 V
8C 8∗22 uF

ΔiL∗Ts 0.15 2∗1 /25000

ΔVo= = =0.034 5V
8C 8∗22 uF

ΔiL∗Ts 0.13 6∗1/28000

ΔVo= = =0.02 7 V
8C 8∗22 uF
 Al comparar los datos medidos del ΔVo ver tabla 1 y los calculados ver tabla 3 observamos que los
resultados son los correctos.

C0NCLUSIONES

 Se concluye que para mejorar el rizado de la salida se debe aumentar la frecuencia de

conmutación, dejando constante el duty.
 Se observo que, para frecuencias superiores a 22 kHz, el voltaje de rizado no se pudo medir
debido a la resolución manejada por el osciloscopio.
 Se aprecia que la relación entre el voltaje de salida y voltaje de entrada depende
directamente del valor del duty, de tal manera que a mayor duty, la salida se aproxima más
a la entrada.
 El voltaje de salida del Buck siempre será menor o igual al voltaje de entrada y siempre
depende del dutty y de la señal PWM , por otra parte, la corriente de salida generalmente es
mayor a la corriente de entrada, esto se debe a que la potencia se debe conservar, por tanto,
si se disminuye el voltaje, la corriente debe aumentar.