Comparativa de topologías del convertidor Buck en modo de conducción continúo

Abstract

En los últimos años ha existido un amplio crecimiento de aplicaciones de la electrónica, donde se busca adecuar los niveles de voltaje, corriente, potencia y eficiencia energética para sistemas eléctricos de baja potencia; por lo que los convertidores conmutados han sido objeto de estudio, debido a que estos pueden ser adecuados a las necesidades de la carga. En particular el convertidor Buck es ampliamente utilizado en aplicaciones de baja y alta potencia, como Unidad Central de Procesamiento (CPU´s), periféricos, dispositivos móviles, sólo por mencionar algunos. Sin embargo, cuando se requiere demanda de corrientes elevadas los diseños convencionales disminuyen su eficiencia debido a las pérdidas ocasionadas en los elementos que conforman el diseño del circuito eléctrico, por lo que se propone en dividir la corriente en múltiples etapas para aumentar la eficiencia del convertidor disminuyendo el calentamiento y las pérdidas ocasionadas en los componentes. En este trabajo se presenta una comparativa por medio de simulaciones e implementación física del comportamiento del convertidor Buck en modo de conducción continúo en cuatro casos de estudio, topología monofase con rectificación asíncrona y síncrona, así como multifase en rectificación asíncrona y síncrona. El estudio consiste en analizar las diferentes variables eléctricas de cada topología (voltaje de entrada, corriente de entrada, voltaje de salida, corriente de salida y eficiencia del convertidor). Los resultados del análisis mostraron que la topología multifase es más eficiente que la monofase, debido a la división de corriente entre etapas del convertidor y que la rectificación síncrona es más eficiente que la asíncrona, ya que en la rectificación síncrona existen menos perdidas de potencia y menor estrés térmico entre componentes.