Conversor boost

Um conversor boost ideal, também chamado conversor CC–CC elevador, sobe uma tensão de entrada contínua Vin até uma tensão de saída contínua mais alta Vout comutando um indutor para uma rede de diodo e capacitor. Em condução contínua com peças sem perdas, o balanço de volt-segundo no indutor produz a identidade de livro Vout igual a Vin dividido por um menos o ciclo de trabalho D da chave. Esta calculadora aceita uma tensão de entrada finita e um ciclo de trabalho entre zero e um, e devolve a tensão de saída elevada, o ganho um sobre um menos D, e uma string de fórmula curta que você pode copiar para um caderno de laboratório. Vin negativa é rejeitada porque este modelo elementar descreve uma fonte contínua unipolar alimentando um estágio elevador, não um inversor de CA. Um ciclo de trabalho igual a um também é rejeitado: um menos D seria zero e o ganho ideal seria infinito.

Como surge a fórmula ideal Vout = Vin / (1 − D) do conversor boost

Durante o intervalo ligado de duração D vezes o período de comutação T o transistor está fechado, o indutor fica ligado à fonte contínua e a corrente do indutor sobe sob a tensão Vin. Durante o intervalo desligado de duração (1 − D) vezes T a chave abre, a corrente do indutor segue pelo diodo rumo ao capacitor de saída e à carga, e a tensão do indutor é Vin menos Vout, negativa quando a saída já supera a entrada.

Em regime periódico o volt-segundo líquido do indutor em um ciclo deve ser zero; senão a corrente de magnetização caminharia sem limite. Esse balanço é Vin vezes D vezes T mais (Vin menos Vout) vezes (1 − D) vezes T igual a zero.

Cancele o período T comum, expanda o segundo termo e reúna semelhantes: Vin vezes D mais Vin menos Vin vezes D menos Vout mais Vout vezes D igual a zero, que se reduz a Vin igual a Vout vezes (1 − D), daí Vout igual a Vin dividido por (1 − D). A razão de conversão M igual a Vout sobre Vin igual a um sobre (1 − D) é sempre pelo menos um para ciclo de trabalho no intervalo semiaberto de zero inclusive a um exclusive.

Com D igual a zero a chave nunca liga e Vout iguala Vin; quando D se aproxima de um o ganho ideal cresce sem limite. Conversores reais incluem resistência do enrolamento, queda da chave, queda do diodo e fronteiras de condução descontínua que cortam a tensão de fato obtida, mas essas perdas ficam fora desta identidade elementar.

Onde uma calculadora de conversor boost se justifica

Laboratórios de eletrônica de potência pedem que o aluno preveja a saída ideal de um estágio boost antes de montá-lo em protoboard ou em um módulo MOSFET governado por PWM; um oráculo confiável que devolve Vin dividido por (1 − D) agiliza os cálculos prévios e a correção automática de deveres que de outro modo esconderiam escorregões aritméticos.

Firmware embarcado que programa um driver LED boost, um trilho USB-C elevador a partir de uma célula de lítio, ou um conversor de bateria para doze volts costuma precisar de uma tensão esperada em forma fechada para testes unitários sem levantar um banco SPICE a cada revisão.

Cadernos de energia renovável convertem a tensão de um string fotovoltaico na tensão de barramento implicada por um ciclo de trabalho escolhido durante percursos de ponto de máxima potência, e precisam de rejeição honesta de um ciclo igual a um em vez de um infinito silencioso que envenene uma planilha. Validação falha não consome saldo.

Em hardware real mantenha D longe da unidade: quando o ciclo de trabalho se aproxima de um crescem a corrente do indutor e o estresse da chave, e a resistência parasita derruba o ganho infinito teórico. Esta capacidade informa só a identidade ideal de condução contínua; não dimensiona o indutor, não escolhe a frequência de comutação nem modela condução descontínua, ripple nem eficiência. Use uma página de projeto de conversor para essas perguntas e deixe nítida esta intenção de busca.