¿Por qué la corriente sube y baja linealmente en un convertidor DC-DC?

La mayoría de los suministros de conmutación reales tendrán un condensador en paralelo con la carga:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Es este capacitor el que hace que el voltaje suministrado a la carga sea aproximadamente constante incluso con la conmutación. En los períodos en los que el interruptor está cerrado y el inductor no suministra corriente a la carga, la carga consume corriente descargando C1.

También tenga en cuenta que, por lo general, hay algo que regula el ciclo de trabajo del interruptor para mantener el voltaje de salida y, por lo tanto, el voltaje en C1, en algún objetivo.

El gráfico en su pregunta representa la corriente y el voltaje para el inductor, no la carga. Cuando el interruptor está cerrado, el voltaje a través del inductor es V1. Cuando el interruptor está abierto, el voltaje a través del inductor es el voltaje de salida, más un poco más de polarización directa D1, menos V1.

De cualquier manera, hay un voltaje constante en el inductor en cualquier estado. Un voltaje constante a través de un inductor da como resultado una corriente que cambia linealmente, de acuerdo con la definición de inductancia:

La forma de onda triangular es en realidad una aproximación. Se llama la aproximación de ondulación pequeña y se basa en las siguientes suposiciones:

1. El voltaje de salida es constante y cualquier ondulación es pequeña.
2. El voltaje de entrada es constante y cualquier ondulación es pequeña.
3. El diodo y el interruptor se pueden modelar como elementos lineales con una corriente igual a la corriente media del inductor.
4. La corriente del inductor es siempre mayor que cero. Esto se llama modo de conducción continua (CCM).

Cuando se cumplen todas estas suposiciones, el voltaje del inductor es constante en cada parte del ciclo, lo que hace que la corriente cambie a una tasa constante ($\frac{di}{dt} = \frac{V}{L}$). Los modos más simples utilizan un diodo y un interruptor ideales. En ese caso, el voltaje de su inductor será igual al voltaje de suministro (cuando el interruptor está encendido) o el voltaje de suministro menos el voltaje de carga (cuando el interruptor está apagado). Este último voltaje es negativo, lo que hace que la corriente del inductor disminuya.

Las suposiciones 1 y 2 significan que el convertidor está en estado estable. En circunstancias normales, los capacitores de entrada y salida mantienen esta condición. El supuesto 3 hace posible tener soluciones analíticas simples para las ecuaciones del circuito.

Si se viola la suposición 4, el convertidor aún funciona pero la corriente del inductor ya no es triangular. ¡En cambio, durante parte del ciclo no hay corriente de inductor en absoluto! Esta condición se denomina modo de conducción discontinuo (DCM) y ocurre cuando la corriente de carga es pequeña.

En un regulador síncrono, el diodo se reemplaza con un segundo interruptor (transistor). En este caso, la corriente del inductor no se detiene en cero, ¡se vuelve negativa! La forma de onda es triangular, al igual que CCM. Esta condición se denomina modo de conducción continua forzada (FCCM). Una gran ventaja de esto es la EMI reducida.