Convertidor reductor con carga resistiva

Estaba leyendo un capítulo sobre Step down Choppers (Buck Converters). Tuve problemas para entender el funcionamiento del circuito ya que no estaba explicado correctamente en el libro. Cuando busqué en Internet, noté que los convertidores reductores tenían condensadores en paralelo con resistencia como carga.

Sin embargo, el libro no menciona el condensador. Tampoco se incluyen condensadores en el diagrama. La carga es simplemente una resistencia. (Tengo una cámara horrible, así que no puedo subir una foto). ¿Cómo funcionaría este circuito?

Sin carga capacitiva, sus controles son bastante difíciles de estabilizar ya que es un convertidor de conmutación. Imagínese intentar que una lámpara emita 100 lux cuando todo lo que tiene es control de encendido/apagado y está leyendo desde un sensor con un tiempo de respuesta instantáneo. En resumen, no es aconsejable operar un convertidor reductor sin carga capacitiva ya que el sistema es inestable.
@HL-SDK: el capacitor no necesita estar en la salida; puede estar en otra parte del ciclo de retroalimentación.
@DaveTweed Gracias, eso provocó muchos pensamientos en mi cabeza. Casi me dan ganas de construir un convertidor como ese ahora: D

Respuestas (1)

Aquí hay un convertidor reductor idealizado sin condensador: -

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Olvídese de los transistores por un minuto y concéntrese en dos interruptores, SW1 y SW2. Éstos se turnan en el encendido y nunca se encienden al mismo tiempo. Si dan vueltas iguales, la unión de los dos interruptores será una onda cuadrada; tiene un pico positivo de +Vs (cuando se cierra SW1) y luego vuelve rápidamente a 0V cuando se cierra SW2.

La L y la R (carga) forman un filtro de paso bajo y el voltaje que se ve en la salida es un nivel de CC con lo que se parece mucho a una onda triangular superpuesta. El nivel de CC visto en la salida depende de la relación de tiempo entre SW1 y SW2. Si ambos están encendidos por la misma cantidad de tiempo, el nivel de CC en la resistencia de carga es el 50 % de Vs.

Entonces, si Vs es de 12 V y ambos interruptores estuvieron activos durante el mismo tiempo, la salida sería de 6 V. Si SW1 estuvo encendido todo el tiempo y SW2 estuvo apagado todo el tiempo, la salida sería de 12 V y si SW2 estuvo encendido el doble de tiempo que SW1, la salida sería un tercio de 12 V = 4 V.

Por lo tanto, alterar la relación de los tiempos entre SW1 y SW2 puede producir diferentes niveles de CC en la carga. Este tipo de regulador se llama convertidor reductor síncrono y estos son el sabor del mes; Tendrán dos FET en lugar de SW1 y SW2 y se pueden alternar a más de 2 MHz.

¿Por qué la alta frecuencia? la forma del triángulo superpuesta en la salida se hará más pequeña a medida que aumente la frecuencia y, también podría capitalizar esto eligiendo un inductor cada vez más pequeño y viviendo con un poco de ondulación (depende de la aplicación).

Agregar un capacitor a través de la carga tiene un beneficio, por supuesto, porque ayuda a reducir la ondulación a un nivel aún más bajo.

Esta es la más fácil de explicar de las dos topologías reductoras comunes porque el inductor de salida (y el capacitor) y la resistencia forman un filtro de paso bajo simple que convierte la onda cuadrada en un nivel de CC casi sin ondulación. Los reguladores reductores no síncronos son un poco más difíciles de entender porque no usan un FET en SW2, sino que usan lo que se conoce como diodo flyback.

Espero que esto ayude.

¡Gracias! Tu explicación fue muy clara. Sin embargo, mi texto incluye un diodo flyback y un SCR para SW1.
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