¿Por qué el voltaje de salida es mayor que el de entrada?

Con el interruptor cerrado el inductor guarda energía desde la entrada. Con el interruptor abierto el voltaje del inductor se suma al de entrada a través del diodo y carga el condensador por encima de V_ent.

¿Por qué no se lleva el ciclo de trabajo al 100 %?

La fórmula ideal de conducción continua tiende a infinito cuando D → 1, pero el circuito real choca con la saturación, el límite de corriente y la necesidad de un intervalo de entrega por el diodo.

¿Qué es la frontera entre conducción continua y discontinua?

El instante en que la corriente del inductor toca cero al final del período. Por debajo de esa carga el cociente ya no es 1/(1 − D).

Convertidor elevador

Convertidor elevador de voltaje continuo: V_sal = V_ent/(1−D), rizado de corriente del inductor, estados del interruptor y del diodo, frontera entre conducción continua y discontinua, rizado de salida.

El modelo es un elevador asíncrono ideal con una estimación sencilla del DCM. No cuenta caídas en el interruptor y el diodo, pérdidas de conmutación, recuperación inversa, saturación del inductor, el cero del semiplano derecho en el control ni transitorios de carga.

Gráficas

Sobre el modelo

El convertidor elevador guarda energía en el inductor mientras el interruptor está cerrado y la entrega por el diodo al condensador de salida cuando el interruptor se abre. En el modo continuo ideal, V_sal/V_ent ≈ 1/(1 − D) y el rizado de corriente del inductor es ΔI_L = V_ent D/(L f_s). Con poca carga o poca inductancia la corriente del inductor llega a cero: modo discontinuo, donde el cociente ya depende de la carga. En pantalla, los intervalos del interruptor y del diodo, la inductancia frontera, la corriente media del inductor, el rizado de salida y la forma de la corriente en un período. No se cuentan caídas en el interruptor y el diodo, saturación del inductor ni transitorios de carga.

Para quién: Electrónica de potencia y cálculo introductorio del elevador: alimentación desde batería, controladores de LED.

Conceptos clave

convertidor elevador
ciclo de trabajo
corriente del inductor
modo de conducción continua
modo de conducción discontinua
rizado de salida

Cómo funciona

En el convertidor elevador el interruptor primero carga el inductor desde la entrada; luego el inductor entrega energía a la salida por el diodo. En conducción continua, M = V_sal/V_ent ≈ 1/(1 − D) y el rizado de corriente es ΔI_L = V_ent D/(L f_s). Frontera de conducción continua: L_crit = D(1 − D)² R/(2 f_s). En modo discontinuo aparece un tramo de corriente nula y el cociente de conversión depende de la carga.

Fórmulas principales

CCM: Vout ≈ Vin/(1 − D), ΔIL = Vin·D/(L fs)

Frontera: Lcrit = D(1 − D)²R/(2fs), ΔVout ≈ Iout·D/(Cfs) + ΔIESR·ESR

Preguntas frecuentes

¿Por qué el voltaje de salida es mayor que el de entrada?: Con el interruptor cerrado el inductor guarda energía desde la entrada. Con el interruptor abierto el voltaje del inductor se suma al de entrada a través del diodo y carga el condensador por encima de V_ent.
¿Por qué no se lleva el ciclo de trabajo al 100 %?: La fórmula ideal de conducción continua tiende a infinito cuando D → 1, pero el circuito real choca con la saturación, el límite de corriente y la necesidad de un intervalo de entrega por el diodo.
¿Qué es la frontera entre conducción continua y discontinua?: El instante en que la corriente del inductor toca cero al final del período. Por debajo de esa carga el cociente ya no es 1/(1 − D).

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