¿Por qué V_sal no es siempre D·V_ent?

D·V_ent es el promedio ideal mientras la corriente del inductor sea continua. En modo discontinuo el inductor se desmagnetiza por completo en cada período, así que el cociente depende de la carga y de la inductancia.

¿Qué significa la frontera de modos?

En la frontera la corriente mínima del inductor justo llega a cero. Más corriente de carga o más L dejan la corriente continua; poca carga o poca L abren una pausa en el período.

¿Para qué se tiene en cuenta la resistencia serie del condensador?

El salto de corriente hacia el condensador da un escalón de voltaje I·r_serie encima del rizado «triangular» de la capacidad. A alta frecuencia ese escalón suele ser mayor que ΔV = ΔQ/C.

Convertidor reductor: rizado

Convertidor reductor de voltaje continuo: ciclo de trabajo, rizado de corriente del inductor, frontera entre conducción continua y discontinua, rizado del condensador con resistencia serie.

El modelo es un reductor asíncrono ideal con una estimación sencilla del DCM. No cuenta pérdidas de conmutación del MOSFET, recuperación inversa del diodo, saturación del núcleo, parásitos del circuito impreso, estabilidad del lazo de control ni transitorios de carga.

Gráficas

Sobre el modelo

El convertidor reductor conecta el inductor a la fuente por tramos y, en la pausa, la corriente se cierra por el diodo de recirculación. En conducción continua el promedio es V_sal ≈ D·V_ent y el rizado de corriente del inductor es ΔI_L = (V_ent − V_sal)D/(L f). Con poca carga o poca inductancia la corriente llega a cero: modo discontinuo, donde V_sal depende también de la carga. En la frontera la corriente mínima del inductor justo toca cero; la inductancia frontera es L_fr = (1 − D)R/(2f). El rizado en el condensador suma el «triángulo» ΔQ/C y el escalón de la resistencia serie.

Para quién: Electrónica de potencia y laboratorio: convertidor reductor, rizado, conducción continua y discontinua.

Conceptos clave

convertidor reductor
ciclo de trabajo
rizado de corriente del inductor
modo de conducción continua
modo de conducción discontinua
resistencia serie del condensador

Cómo funciona

El interruptor aplica al inductor la diferencia V_ent − V_sal durante la fracción D del período; luego la corriente se cierra por el diodo de recirculación. En conducción continua el promedio es V_sal ≈ D·V_ent y el rizado ΔI_L = (V_ent − V_sal)D/(L f). En la frontera, L_fr = (1 − D)R/(2f). El rizado de salida ≈ ΔI_L/(8f C) + ΔI_L·r_serie; en modo discontinuo el cociente depende también de la carga.

Fórmulas principales

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

Frontera: Lcrit = (1 − D)R/(2fs), ΔVout ≈ ΔIL/(8fsC) + ΔIL·ESR

Preguntas frecuentes

¿Por qué V_sal no es siempre D·V_ent?: D·V_ent es el promedio ideal mientras la corriente del inductor sea continua. En modo discontinuo el inductor se desmagnetiza por completo en cada período, así que el cociente depende de la carga y de la inductancia.
¿Qué significa la frontera de modos?: En la frontera la corriente mínima del inductor justo llega a cero. Más corriente de carga o más L dejan la corriente continua; poca carga o poca L abren una pausa en el período.
¿Para qué se tiene en cuenta la resistencia serie del condensador?: El salto de corriente hacia el condensador da un escalón de voltaje I·r_serie encima del rizado «triangular» de la capacidad. A alta frecuencia ese escalón suele ser mayor que ΔV = ΔQ/C.

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