UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE COLOMBIA ELEVADOR DC ELECTRÓNICA DE POTENCIA CARLOS ALBERTO RODRIGUEZ QUINTERO SERGIO ANDRES BENAVIDES NAVARRETE
RESUMEN:
según la conmutación que tiene el transistor que para este caso es un NPN 2N2222.
Con este Laboratorio se consiguió desarrollar de manera práctica un circuito elevador DC, con el cual logramos aumentar la señal de entrada hasta 6 veces del valor que se colocó inicialmente y se desarrolló el modelaje paso a paso del circuito equivalente para cada caso.
El circuito a implementar en este convertidor dc dc elevador es el mostrado en la figura 1.
ABSTRACT: With this laboratory was able to develop such practices a DC booster circuit, with which we increase the input signal up to 6 times the value to be placed initially and developed step by step modeling of the equivalent circuit for each case. I.
TEORIA
La mayor ventaja de este tipo de convertidores es que permite aumentar la señal de entrada en un factor de hasta 10 veces, sin necesidad de utilizar un transformador que en términos económicos también resulta mucho mejor ya que resulta más barato implementar circuitos con un inductor que con un transformador Uno de los inconvenientes de este tipo de circuitos es que no está protegido contra cortocircuitos en la salida, dado que el diodo realiza una conexión directa entre la entrada y la salida. Para la compresión del funcionamiento de este circuito lo dividiremos en dos partes
Figura 1. Convertidor DC-DC Elevador Para iniciar con el análisis de este circuito empezaremos por mostrar su comportamiento cuando el transistor trabaja en la zona de corte por lo tanto realiza un corto entre sus terminales y aísla el circuito RC de la salida junto con el diodo y solo permite que se realice la carga de la bobina este modelaje es mostrado a continuación.
Figura 2. Transistor en corte Ahora analizaremos el circuito cuando el transistor trabaja en zona de saturación y para esto decimos que este se comportara
como un circuito abierto y permitirá que se acople el circuito RC de la salida y que el Diodo permita el paso de corriente al quedar polarizado directamente como se muestra a continuación.
Ahora la respuesta de este circuito se muestra a continuación para los siguientes valores: C= 100 uF R= 1KΩ F= 1KHz Duty= 50% Vi= 5V Vo= 33 V
Figura 3. Transistor en Saturación
II.
PARTE PRACTICA
Para iniciar con la parte práctica del laboratorio se requerirán los siguientes materiales. Materiales:
Una fuente de voltaje DC 1 Transistor 2N2222 1 inductor de 630uH 1 Diodo 1N4004 Resistencias de diferentes valores Condensadores de diferentes valores 1 Osciloscopio digital.
Según lo visto anteriormente se implementó el siguiente circuito con el fin de observar la respuesta del circuito en la simulación y luego en la práctica.
Figura 4. Montaje practico del circuito
Para C= 100 uF, R= 2KΩ, F= 1KHz, Duty=50%, Vi= 5V, Vo= 45 V
Para C= 100 uF, R= 1KΩ, F= 1KHz, Duty=60%, Vi= 5V, Vo= 35 V
Para
Para
C= 100 uF, R= 2KΩ, F= 1KHz, Duty=60%, Vi= 5V, Vo= 46 V
C= 100 uF, R= 1KΩ, F= 1KHz, Duty=70%, Vi= 5V, Vo= 37 V
Para
Para C= 100 uF, R= 1KΩ, F= 1KHz, Duty=80%, Vi= 5V, Vo= 38 V
C= 100 uF, R= 2KΩ, F= 1KHz, Duty=70%, Vi= 5V, Vo= 48.1 V
Para C= 100 uF, R= 2KΩ, F= 1KHz, Duty=80%, Vi= 5V, Vo= 50 V
Para C= 47 uF, R= 2KΩ, F= 1KHz, Duty=50%, Vi= 5V, Vo= 45 V Para C= 47 uF, R= 1KΩ, F= 1KHz, Duty=50%, Vi= 5V, Vo= 35 V
Para C= 47 uF, R= 2KΩ, F= 1KHz, Duty=50%, Vi= 5V, Vo= 49 V
Para C= 47 uF, R= 1KΩ, F= 1KHz, Duty=80%, Vi= 5V, Vo= 38 V
Para C= 100 uF, R= 1KΩ, F= 3KHz, Duty=50%, Vi= 5V, Vo= 41 V
que dejan ver el mismo comportamiento que tenemos al simular el circuito. Como se logra ver en la siguiente figura el circuito ya presenta una pequeña ganancia aplicando los siguientes valores de elementos. Para C= 10 uF, R= 10KΩ, F= 1KHz, Duty=50%, Vi= 5V, Vo= 6.61 V
Para C= 100 uF, R= 2KΩ, F= 3KHz, Duty=50%, Vi= 5V, Vo= 56 V
Para C= 10 uF, R= 10KΩ, F= 10KHz, Duty=50%, Vi= 5V, Vo= 15.4 V
Según las simulaciones podemos observar que ocurren cambios con la variación de los parámetros del circuito, bien sea variando la resistencia de carga o la el condensador, el duty cicle o la frecuencia. En todos ellos el circuito presenta cambios en su comportamiento sin embargo veremos si esto se refleja también en la practca de la misma manera. Para la parte practica se utilizaron valores de resistencia y condensador diferentes pero
Para C= 10 uF, R= 10KΩ, F= 20KHz, Duty=50%, Vi= 5V, Vo= 18.6 V
C= 10 uF, R= 10KΩ, F= 40KHz, Duty=60%, Vi= 5V, Vo= 20.7 V
Para C= 10 uF, R= 10KΩ, F= 30KHz, Duty=50%, Vi= 5V, Vo= 18.6 V
Para C= 10 uF, R= 22KΩ, F= 1KHz, Duty=50%, Vi= 5V, Vo= 7.99 V
Para C= 10 uF, R= 10KΩ, F= 40KHz, Duty=80%, Vi= 5V, Vo= 22.6 V
Para C= 1 uF, R= 1KΩ, F= 40KHz, Duty=50%, Vi= 5V,
Para
Los demás valores registrados se encuentran consignados en la siguiente tabla FRECUENCIA
DUTY CICLE
V. SALIDA
10 KHz
50%
15.4
10KHz
60%
16.2
10KHz
80%
17.8
20KHz
50%
18.6
20KHz
60%
19.1
20KHz
80%
20.2
30KHz
50%
19.5
30KHz
60%
20.6
30KHz
80%
21.8
40KHz
50%
19.9
40KHz
60%
20.7
40KHz
80%
22.6
III.
CONCLUSIONES
Se observó que entre mayor sea la frecuencia de entrada a la base del transistor mayor será el voltaje que se lograra ver a la salida del elevador. Se Evidencio que entre mayor sea el ciclo útil de la señal que utilizamos para la conmutación, la salida también se verá afectada y aumentara su ganancia por lo cual nos ofrecerá un mayor nivel de voltaje a la salida. Se Logró comprobar que si la resistencia de sangría es grande la ganancia del circuito también aumentara por ende podremos observar un mayor voltaje a la salida que si tenemos una resistencia pequeña. Se comprobó que si el condensador utilizado en el circuito es muy pequeño llegara a su valor final mucho más rápido es decir que la carga se realizara con mayor rapidez pero dejando ver un voltaje pico a pico (Rizado en la salida) mucho
IV.
mayor. Por el contrario si utilizamos un condensador de mayor capacidad la carga se realizara más lentamente pero el voltaje entregado tendrá menor rizado y por ende el voltaje pico a pico de la salida tendera a cero si el valor del condensador tiende a infinito. Se comprobó la efectividad de este tipo de circuitos para entregarnos un voltaje superior al de la entrada lo cual resulta practico para realizar la alimentación de circuitos que requieran mayor consumo de energía
BIBLIOGRAFIA
Muhamed Rashid. Electronica de potencia. ED. Pearson, Prentice Hall. Tercera edición.
http://web.ing.puc.cl/~power/paper spdf/dixon/tesis/Ortuzar.pdf. 9 de mayo de 2013. 19:55
http://www.neoteo.com/ideas-dediseno-convertidor-boost 9 de mayo de 2013. 18:46