Condensador Bootstrap - Explicación

estoy tomando un curso de fuentes de alimentación de modo conmutado y estoy un poco confundido acerca de la explicación teórica de lo que sucede al aumentar el voltaje usando un capacitor de arranque.

Conectas un condensador con un +Vdd. Esto coloca una carga +Q en un lado y -Q en el otro lado del capacitor. Luego aplica +Vdd a la otra placa y usa un diodo en la otra para detener el flujo de corriente. 1)

  1. Seguro que ahora tienes +Q en ambas placas. ¿O es eso correcto?
  2. Esto me confunde un poco más, si la ecuación para un capacitor es Q = CV, Q en esta ecuación es la cantidad de carga que se puede colocar en una placa, es decir +Q, o la diferencia total +Q y -Q, es decir igual a una diferencia de 2Q?
  3. Leí en varias fuentes que un capacitor es lo mismo que un inductor y que su voltaje no puede cambiar instantáneamente, de manera similar, la corriente de un inductor no puede cambiar instantáneamente. Sin embargo, esto último se debe al colapso del campo magnético. ¿Y no veo que le suceda nada al campo eléctrico?

Creo que mi problema probablemente radica en la definición de estas cantidades y lo que sucede con la carga en las placas del capacitor y el campo eléctrico entre ellas, pero no puedo entender qué.

Consulte un circuito de ejemplo a continuación donde se aplica esto.

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¿Podría dibujar un esquema de las conexiones que está tratando de hacer?
Creo que si simulara el circuito, la mayoría de sus conceptos erróneos serían respondidos. Está bien ser tonto, todos somos tontos.
Agregue un esquema de dónde se usa el capacitor de arranque. Gracias por la simulación, aunque no estoy seguro de si se aplica al arranque.
Intente leer esto electronics.stackexchange.com/questions/111831/… Y recuerde eso cuando tenga un capacitor cargado. El capacitor se comporta como una pequeña fuente de voltaje.
@ Hart22 ¿En serio? Es un simulador, puede hacer su diseño allí y probarlo y ver cómo cambian las corrientes y los voltajes, cosas que son difíciles de comprender cuando está sentado con un lápiz y papel.
@ G36, esa es una respuesta útil. Sin embargo, supongo que estoy un poco perplejo por cómo agregar +Q a ambos lados duplica el voltaje.
@Harry Svensson, lo entiendo, es más una comprensión teórica. Obtengo si lo simulo, obtendré el resultado, pero lo que una simulación no me dirá es qué está sucediendo sobre una base teórica. ¡disculpas!
+Q en ambos lados cuando?
@ Hart22 "Agregar +Q a ambos lados" no es algo que pueda hacer. Deje de pensar en los lados y solo piense en la carga total que "pasó" por el capacitor (que es a lo que se aplica la ecuación Q = C / V). Esta es la integral de la corriente a través del capacitor. Si la corriente es cero, entonces Q no cambia.
Re parte (3) - El capacitor y el inductor no son lo mismo pero son duales eléctricos . Es decir, si toma la ecuación de un capacitor e intercambia voltaje por corriente y capacitancia por inductancia, obtiene la ecuación de un inductor, es decir,
i C = C d v C d t ↔ v L = L d i L d t
Esto implica que el voltaje (corriente) a través (a través) de un capacitor (inductor) debe ser continuo.

Respuestas (2)

A primera vista, puede tratar el capacitor como una especie de fuente de voltaje. El capacitor actúa de manera muy similar a una fuente de voltaje. La ecuación clave es esta I = C*dV/dt

La corriente del capacitor es proporcional a la tasa de cambio de voltaje a través de él (proporcional a qué tan rápido cambia el voltaje a través del capacitor).

Cuanto más rápido sea el cambio de voltaje (la frecuencia de una señal de CA es alta), mayor será el flujo de corriente a través del capacitor.

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Todo esto significa que para mantener la corriente a través de un capacitor, el voltaje aplicado debe cambiar. Cuanto más rápidamente cambia el voltaje, mayor es la corriente. Por otro lado, si el voltaje se mantiene constante, no fluirá corriente sin importar cuán grande sea el voltaje. Del mismo modo, si se encuentra que la corriente a través de un capacitor es cero, esto significa que el voltaje a través de él debe ser constante, no necesariamente cero.

Y este circuito intentará mostrar cómo funciona el condensador Bootstrap en la aplicación de conmutación.

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Tenemos un interruptor en posición " B ". Entonces aplicamos 1.5 voltios al circuito. Al comienzo de la fase de carga, el condensador está vacío, por lo que V c1 = 0V

El voltaje en el capacitor no puede cambiar repentinamente de 0V a 1.5V .

Necesitamos tiempo para que crezca el voltaje en el capacitor (t ≈ 5*R*C).

Entonces, inmediatamente después de que conectamos el voltaje de suministro, comienza a fluir una corriente. El capacitor ahora se cargará en el lado derecho a través de R1 comenzando en 0V hacia 1.5V . Después de esto, el capacitor dejará de cargarse y no fluirá corriente en el circuito Vc = 1.5V .

Y ahora cambiamos el interruptor a la posición A , el lado inferior del capacitor se lleva inmediatamente a 1,5 V , pero dado que el voltaje a través de un capacitor no puede cambiar instantáneamente, el voltaje a través de él permanecerá en 1,5 V , lo que tomará (aumento) el voltaje superior a 3V

Este diagrama lo explica todo.

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Entonces, inmediatamente después de accionar el interruptor, el voltaje en el LED es igual a 3V . Exactamente al mismo tiempo comenzará a fluir la corriente de descarga. Entonces, el voltaje a través de la tapa comenzará a caer. Entonces el LED parpadeará muy pronto.

Un camino para cargar el capacitor y otro para descargarlo

Gracias por la respuesta, creo que esta es la comprensión que necesitaba... una explicación bastante simple al final... jaja, ¡pero gracias!

El límite de arranque está conectado a su suministro y al nodo de conmutación entre sus pies altos y bajos.

Ahora considera lo siguiente:

Su interruptor de lado bajo está conduciendo y su interruptor de lado alto está apagado. Por lo tanto, su tapa de arranque está conectada a tierra y su suministro. Por lo tanto, la tapa se carga a través del diodo de arranque al voltaje que le esté suministrando (menos la caída del diodo).

Ahora el interruptor del lado bajo está apagado y por un corto período de tiempo (tiempo muerto) ambos interruptores están apagados para evitar la conducción cruzada. Sin embargo, el voltaje sobre la tapa permanece igual.

dependiendo del voltaje del nodo de conmutación, el voltaje en el terminal positivo del fet con referencia a tierra probablemente sea más alto que el voltaje de suministro de arranque que descargaría la tapa, es por eso que el diodo está allí.

Dado que el diodo impide la descarga de la tapa, su controlador ahora tiene un suministro que es más alto que la fuente de su fet y, por lo tanto, puede aplicar un vgs positivo a su fet lateral alto.

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