Durante el tiempo tOFF cuando el transistor se bloquea (estado OFF) el que alimenta al resistor Ro es el capacitor C, por lo tanto se descarga. Es evidente que durante el tiempo tON cuando conduce el transistor (estado ON), el capacitor se carga. Todo esto nos dice que la corriente que circula por la bobina L debe crecer, durante el tiempo tON, desde el valor de la corriente mínima hasta un valor de corriente máxima y bajar nuevamente, tal como vemos en la figura 1.
Figura 1. Comportamiento de una fuente swithing con filtro LC.
Vo : Tensión continua en la carga
V max: Tensión máxima de pico
Vr:
Tensión de ripple (pico a pico)
El ripple de la misma , está dada por la variación de tensión sobre el capacitor C, desde un valor V max a un V min durante el tiempo de descarga T/2.
Esta variación de tensión la llamaremos tensión de ripple de pico a pico Vr .
Si T/2 representa el tiempo total de no conducción (estado OFF),
el capacitor presenta una descarga constante de valor
medio Io, es decir, el mismo perderá una carga de:
Sabiendo que la capacidad de un capacitor se define
como:
Donde:
Q: Carga almacenada en (Cb).
V: Tensión entre los terminales en (V)
C: Capacitancia en Faradios (F)
Entonces la variación de tensión sobre el capacitor es:
Por lo tanto
Como
La ecuación anterior nos quedaría:
Reagrupando
Para calcular el factor de ripple , debemos determinar la
tensión efectiva del mismo. La onda esta dada por una forma
triangular de iguales períodos que varía de
. Por lo que nos daría :
Y el factor de ripple quedaría de la siguiente forma:
Entonces:
Como observamos el ripple disminuye cuando aumenta la frecuencia de
conmutación y cuanto mayor es el valor del capacitor. Volviendo a
la figura anterior que durante el tiempo tON, cuando la corriente
crece desde el valor mínimo hasta el valor medio, la corriente en
la carga la provee la fuente y el capacitor C. Entre el
valor medio y el valor máximo la corriente de fuente alimenta a la
resistencia Ro y carga al capacitor C. Durante el tiempo tOFF,
cuando se bloquea el transistor la corriente que circula por
la carga y que también carga el capacitor, es la que circula por el
diodo D.
Esto cuando la corriente baja desde el valor máximo hasta el valor
medio. Entre el valor medio y el valor mínimo la corriente esta
formada en parte por la que circula por el diodo y por otra parte
por la corriente que descarga el capacitor.
En otras palabras, cuando el circuito de conmutación esta
encendido, es decir cuando esta activado el transistor de potencia,
la corriente circula por la bobina cargando el capacitor y
alimentando la carga, como se muestra en la figura 2.
Figura 2. Transistor de conmutación activo.
En el tiempo de cerrado (estado OFF), la energía almacenada en
la bobina y en el capacitor , son los encargados de mantener la
corriente circulando por la carga, como se puede ver en la figura
3. El diodo D , esta puesto para cerrar la circulación de la
corriente y para proteger el transistor de la etapa anterior.
Figura 3. Transistor de conmutación inactivo.
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