Parece que hace una eternidad que no escribía (Vamos, la frase más escrita en todos los blogs) aunque si no te lo ha parecido no me lo digas, déjame pensar que en algún momento esperaste noticias mías.

Hoy he decidido retomar aquello que empecé. Primero fue el circuito Boost, que se dedicaba a aumentar el voltaje de entrada. Luego fue el circuito Buck que hacía bajar la tensión de entrada. Hoy te traigo el Buck-Boost, la auténtica killing-machine, la navaja suiza de los convertidores. El convertidor que igual sube que baja, el convertidor full-equip multiusos para todo y todos.

¿Te he convencido? ¡Vamos a ello pues!

¿El Buck-Boost ese cómo funciona?

El Buck-Boost es un convertidor que pasa de corriente continua a corriente continua (DC-DC) cambiando el voltaje de entrada, tanto a mayor como a menor. Fíjate en el circuito (Imagen de CyrilB en Wikimedia bajo licencia CC-BY-SA):

¿Lo ves? Contiene el interruptor, la bobina, el condensador, el diodo y la carga a alimentar. Exactamente los mismos elementos que los circuitos anteriores. La diferencia está en la posición. La bobina siempre estaba arriba y ahora en un lateral, el diodo viene en contra… Todo muy raro. Pero te explico el funcionamiento.

Cuando el interruptor está cerrado (estado ON), el voltaje de la bobina es el de la entrada. Es decir, la bobina se va cargando poco a poco de energía. ¿Y quién alimenta a la carga?

Pues en el caso en el que el interruptor está abierto (OFF) ya no hay energía de entrada así que es la bobina la que se descarga para alimentar a la carga. Pero claro, al alimentar a la carga también alimenta al condensador y lo carga para cuando el interruptor se cierre.

(Imagen de CyrilB en Wikimedia bajo licencia CC-BY-SA)

Este circuito lo que hace es invertir la polaridad. Es decir, el + está donde el – y viceversa, por eso la flecha del voltaje de la carga (R) va hacia arriba y no hacia abajo, para indicar que el + está abajo y no arriba (Esto igual es un poco técnico, pero si no lo entiendes déjalo pasar…)

Eso sí, lo realmente interesante de este circuito es que idealmente el voltaje puede ir desde 0 Voltios a infinito, aunque es evidente que hay límites que hacen que no se pueda llegar a infinito. Sobretodo por cosas como el aumento de la temperatura que hacen imposible que el voltaje sea infinito… Pero vamos, que podemos conseguir voltajes altos….

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A ver, demuestra eso de que puedo tener voltaje infinito…

Demostremos que se puede llegar hasta el infinito y más allá con este circuito Buck-Boost. Como las anteriores veces, me fijo en que el funcionamiento sea continuo, es decir, que la energía que entra es la que sale y no voy a parar la fuente de entrada un rato ni nada de eso. Hagamos las cosas fáciles, por favor…

Cuando el interruptor está cerrado, sabemos que la corriente que pasa por la bobina viene dada por el voltaje de entrada. Esta corriente al ser en una bobina es la derivada en el tiempo de la corriente, no la corriente en sí:

Para conocer la corriente en sí hay que integrar esto entre 0 y el tiempo que el interruptor está cerrado, es decir, el famoso ciclo de trabajo D (porcentaje de tiempo que está cerrado el interruptor respecto al tiempo total) multiplicado por el tiempo total del ciclo.

Luego abrimos el interruptor (estado OFF) y lo que sucede es que la corriente de la bobina será la que dé el voltaje de salida. Es decir… casi la misma ecuación que antes:

Pero ahora, al integrar para conocer la variación de corriente ya no integramos entre 0 y DT sino entre 0 y (1-D)T. Esto es porque si DT era el tiempo que estaba encendido el interruptor, (1-D)T es lo contrario, el tiempo que está apagado (en estado OFF, sin actuar…).

La energía al principio y al final tiene que ser la misma en cada uno de los componentes (cosas de trabajar en continuo) de manera que la energía en la bobina es esta:

Si te fijas, el único valor cambiante es la corriente, de manera que las variaciones de corrientes que antes calculaba no pueden ser más que otra cosa de cero. Es decir, si sumo la variación de corriente en ON y la variación de corriente en OFF debe de ser 0.

Esto lleva a esta expresión

Así que por lo que se puede ver el voltaje de salida siempre será de signo distinto al de entrada. Exactamente esto es el cambio de polaridad de la que te hablaba al inicio.

Pero si nos ponemos así un poco cabr****tes podemos decir… ¿Qué pasaría si D fuese 0? Lo que pasaría es que el voltaje de salida sería 0 ya que al multiplicar 0 por el voltaje de entrada eso da 0. ¿Y si D fuese 1? Entonces aparecería que el voltaje de salida sería el de entrada multiplicada por 1 dividido entre 0 (1/0). Eso, es infinito en mates…. Es decir, teóricamente puedo tener un voltaje de salida entre 0 e infinito.

Qué duras son las vueltas al ruedo, ¿no?

Así que hemos encontrado el santo grial de Indiana Jones en un momento y sin comerlo ni beberlo. Estos circuitos son una pasada… Aunque supongo que el precio debe de ser una pasada también. Pero está bien que los conozcas por si algún día te ves con ganas, te compras uno y te olvidas porque te va a servir para cualquier proyecto.

Espero que mi vuelta no haya sido demasiado cuesta arriba. Si ha sido así… la semana que viene me relajo, prometido 🙂

¿Nos vemos en los comentarios? 😉