Convertidores CUK y SEPIC

 Edwin Arevalo1. Jennyfer Marin2.

{Earevalo17, Jmarin40}@unisalle.edu.co

Efraín Bernal b

Convertidores CUK y SEPIC

Resumen— El cuk converter es un conversor de voltaje DC-DC que trabaja tanto como elevador de voltaje como reductor de voltaje el cual influye en la salida mientras que el sepic converter que a pesar de que también permite que en su salida tenga mayor, menor o igual voltaje, su salida está controlada por el ciclo de trabajo del interruptor de control.

Palabras Clave: convertidor, voltaje, control, sepic, cuk.

1. Introducción

Los convertidores DC-DC son un tipo de convertidor de potencia que transforma corriente continua de una magnitud de tensión en otra, los más conocidos son los reguladores conmutados, enfáticamente los que utilizan almacenamiento de energía en forma de campo magnético.

Los convertidores cc/cc son usados generalmente en fuentes de alimentación continúas conmutadas (regularmente con un transformador de aislamiento) también para el funcionamiento de motores, en este caso se analizará los convertidores de tipo reductor y elevador sin el aislamiento eléctrico adicional.

1. Marco Teorico

Convertidor Sepic

El convertidor de inductor primario de extremo único (SEPIC) es un tipo de convertidor cc/cc que permite que el potencial eléctrico en su salida sea mayor, menor o igual que el de su entrada y su salida está controlada por el ciclo de trabajo del interruptor de control S1. (McGraw-Hill, 2005)

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1.Estudiante de ingeniería en Automatización (45161017)

2.Estudiante de ingeniería en Automatización (42142040)

b Docente de la Facultad de Ingeniería. Unisalle

Imagen No 1: Esquema convertidor Sepic

Un convertidor sepic es básicamente un convertidor de refuerzo seguido de un convertidor de impulso invertido, la salida de este convertidor tiene la misma polaridad que el voltaje de entrada y usa un condensador en serie para acoplar energía desde la salida hasta la entrada lo cual le permite responder más eficientemente a una salida de cortocircuito y apagarse realmente ya que cuando el interruptor S1 está apagado, la salida (V0) baja hasta 0v después de una carga bastante fuerte.

El sepic intercambia energía entre los condensadores y los inductores para convertir un voltaje en otro y la cantidad de energía intercambiada es controlada por el interruptor S1, que generalmente es un transistor Mosfet por las características que presenta, como son que ofrecen una impedancia de entrada mayor y una caída de voltaje más baja que los transistores BJT.

Modo continuo

Este se da cuando la corriente a través del inductor L1 nunca cae a 0.  En el estado estable el voltaje promedio en el condensador C1 es igual al voltaje de entrada Vin. Dado que el condensador C1 bloquea la corriente continua y su corriente promedio a través de él es 0 y así el inductor L2 sería la única fuente de corriente de carga, por ende, la corriente promedio a través del inductor L2 es la misma que la corriente de carga promedio y por lo tanto es independiente de la tensión de entrada.

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Imagen No 2: Voltajes promedio

Como los voltajes son iguales en magnitud, las corrientes de ondulación de los dos inductores serán de igual magnitud, las corrientes promedio se pueden sumar de la siguiente forma

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Imagen No 3: Corrientes promedio

Cuando se activa el interruptor S1, la corriente IL1 aumenta la corriente IL2 se vuelve más negativa, como S1 es corto mientras está cerrado y el voltaje instantáneo VL1 es aproximadamente VIN, el voltaje VL2 es aproximadamente –VC1 y por ende D1 se abre y el condensador C1 suministra energía para aumentar la magnitud de la corriente IL2 y de esta forma aumentar la energía almacenada en L2. Es posible ver más fácilmente esto, considerando los voltajes de polarización del circuito en cc después de cerrar S1.

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Imagen No 4: Con S1 la corriente cerrada aumenta a través de L1 (verde) y las descargas C1 aumentan la corriente en L2 (rojo)

Al apagar S1, la corriente IC1 se convierte en la misma corriente IL1, la corriente IL2 continuara en la dirección negativa, se puede decir que cuando S1 está apagado se suministra energía a la carga desde L2 y L1, aunque está siendo cargado por L1 durante este ciclo de apagado.

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Imagen No 5: Con S1, la corriente abierta a través de L1 (verde) y la corriente a través de L2 (rojo) producen corriente a través de la carga

Modo Discontinuo

Un conversor sepic está en modo de conducción discontinua cuando la corriente a través del inductor L2 cae a 0.

Convertidor CUK

Es un tipo de convertidor DC/DC donde el valor de voltaje en su salida puede ser inferior o superior al voltaje de entrada.

El convertidor cuk no aislado solo tiene polaridad opuesta entre su entrada y salida, donde utiliza un condensador para almacenar energía. (Ledwich, 1998)

Funcionamiento

Compuesto principalmente por dos condensadores, dos inductores y un interruptor, sea un transistor o un mosfet junto con un diodo.

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