INFORME DE LABORATORIO DE CONVERTIDOR BOOST Andrés Alfonso Buelvas Pérez Email:
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Mauricio Israel Castilla Sierra Email:
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Ronald David Guerra Álvarez Email:
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Olimpo Manuel Cárdenas Anaya Email:
[email protected] [email protected] Resumen En este este in for me vamos a conocer conocer el converti converti dor “Boost ”, ”, elevador de tensión o convertidor DC-DC podr emos obse obserr var un ejempl o pr ácti co de cómo cómo armar ar mar e impl ementar un sistema de estas estas cara cterísticas par a uti li zarl o en en apli caciones de la electrónica. Debido a su su gran rendimiento y funcionalidad, han hecho que estos se conviertan en otro pil ar de la electróni electróni ca de potencia. Sin olvidarnos del del control para ellos, tal como el el modulador PWM. ▬
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1. INTRODUCCION
P
ara aumentar la eficiencia, las fuentes conmutadas deben activarse y desactivarse rápidamente y tener bajas pérdidas. La llegada de los dispositivos semiconductores de conmutación de la década de 1950 supuso el mayor hito y provocó que fuentes conmutadas como el convertidor Boost fuesen posibles. El mayor desarrollo de los convertidores DC a DC se produjo a principios de la década de 1960 cuando los interruptores semiconductores fueron dispositivos accesibles [1]. En el siguiente escrito escrito se darán a conocer la estructura de un módulo por ancho de pulso (PWM) y una de las múltiples aplicaciones que este posee, en nuestro caso usaremos el PWM para obtener un tren de pulsos, que a su vez servirá como señal de control para un convertidor “Boost ”, ”, el cual genera una tensión elevada de salida, con respecto a la entrada. Se describirá de forma detalla todo lo referente a la práctica de laboratorio como: datos teórico-prácticos, las diferentes pruebas realizadas y los procedimientos llevados a cabo para ambos circuitos.
2. OBJETIVOS 2.2
3. MATERIALES 1 IC LM324 1 IC 555 1 Mosfet IRF630 Resistencias: 2 470Ω 2 10KΩ 1 pot. 50KΩ
Capacitores: 104/25v 470 uF/25v 1 inductor (0.5 mH) 1 diodo FR107
4. PROCEDIMIENTO 4.1. se armó el circuito circuito mostrado en la figura 1. VS 10V
U1
8
4
R
C C V
Q DC
5
2
CV
TR
3 7
555 D N G TH
R1 470
U2:A
R2 530 6
4
3 1 2
1
C1 100nF
1 1
LM324
OUTPUT
Figura 1.
OBJETIVOS GENERALES. Conocer y familiarizarse familiarizarse con el convertidor parámetros que este requiere “Boost ” y los parámetros para su correcto funcionamiento. funcionamiento.
2.3
OBJETIVOS ESPECÍFICOS. 2.3.1
2.3.2
Verificar que el voltaje de salida del convertidor “Boost ” sea mucho mayor con respecto al voltaje de entrada. Verificar que en el PWM se pueda variar el ancho de pulso manteniendo la misma frecuencia.
Figura 2. Figura 1. Circuito básico de control, que genera una señal PWM con un IC555 y un amplificador operacional como comparador. En el C1 se genera una señal diente de sierra, la cual llega al pin inversor del amplificador OP y esta esta se compara con una señal
de control inyectada en el pin no inversor del amplificador OP, dando a su salida una señal modulada en ancho de pulso como lo muestra la figura 2.
4.2. realizado el circuito de control de procedió a montar el circuito convertidor DC-DC, el cual se muestra en la figura 3.
Figura 3. Circuito elevador de tensión. El transistor Mosfet trabaja en las zonas de saturación y corte, por lo que se aprovecha al máximo la potencia y energía del dispositivo hacia la carga.
Figura 6. Esta es la señal que se obtiene a la salida del módulo PWM, la cual presenta una pronunciada inclinación entre los cambios de nivel bajos y altos. Aunque se simulo con los mismos parámetros reales, se siguió presentando esta anomalía mostrada en la figura 7. Solo esta disminuía considerablemente hasta el punto de poder despreciarse, cuando la frecuencia de trabajo era bastante baja alrededor de 500Hz hacia abajo como lo muestra la figura 8.
4.3. Ya montados los dos circuitos, se hicieron las respectivas pruebas. Como lo muestra la figura 4 y figura 5.
Figura 7. Señal obtenida a la salida del modulador con una frecuencia aproximada de 715Hz y un ciclo de trabajo aproximado al 50%. Figura 4. Circuito Boost físicamente, interconectado con el circuito de control (PWM), la señal de control es inyectada al GATE del Mosfet produciendo su conmutación entre la zona de saturación y corte.
Figura 8. Salida del módulo a una frecuencia de trabajo de 142,85 Hz, es una onda con un ciclo de ta bajo menos del 50%.
6. CONCLUSION Figura 5. Medición tomada a la salida del circuito elevador de tensión, al cual en su entrada se le aplicaron 5v y se obtuvieron 72.36v sin carga a su salida.
5. ANALISIS DE RESULTADOS Tras haber realizado la práctica se compararon los resultados obtenidos con los teóricos, de tal manera que se corroboro de forma factible el funcionamiento del circuito Boost en lazo abierto, así como el módulo PWM. En cuanto al módulo PWM, se tiene un deficiencia que se observar en la figura 6.
De esta práctica se concluyó el principio de funcionamiento y uso que tiene un módulo PWM, como señal de control para un circuito elevador de voltaje o un Convertidor Boost, los cuales poseen gran eficiencia y aprovechamiento de la máxima potencia (PoPi), también se dedujo que la implementación de un circuito de control cerrado es indispensable, ya que sin uno de estos tendremos un aumento de tensión infinita, siendo poco factible su aplicación a dispositivos electrónicos.
7. REFERENCIAS [1] http://es.wikipedia.org/wiki/Convertidor_Boost
