¿Qué es un convertidor directo?

Un convertidor directo es un dispositivo en el que la potencia se mueve desde el lado de entrada de un circuito eléctrico hasta el extremo de salida en una sola dirección. Es un tipo de circuito de fuente de alimentación de modo conmutado, utilizado con fuentes de alimentación de entrada de corriente continua (CC) no reguladas, que contiene un núcleo, un transformador y un interruptor en su forma más básica. La energía no se mantiene en el transformador cuando el interruptor está conduciendo, ya que está en un convertidor de retorno, y el dispositivo en sí también es más eficiente en energía. Utilizado en sistemas de conversión de CC a CC diseñados para menos de 100 vatios de potencia, el convertidor directo, derivado de los diseños de convertidor reductor y reforzador de la década de 1920, se creó por primera vez a mediados de la década de 1950.

La mayoría de los convertidores eléctricos transfieren energía cuando se encienden y tienen una velocidad constante en la que se activan sus estados de encendido y apagado. La frecuencia de la conmutación se controla mediante la modulación de ancho de pulso. Esta característica del interruptor del convertidor directo varía con el flujo que entra por la entrada y, al mismo tiempo, el estado de encendido del interruptor controla la salida eléctrica. Tiempos más largos deberían significar una mejor eficiencia, pero también causar que el voltaje de restablecimiento aumente, lo que afecta negativamente el rendimiento del convertidor. Los diseñadores también deben considerar el voltaje y la corriente del interruptor, así como la forma en que el interruptor reacciona a las frecuencias altas.

Una característica importante del convertidor directo es que la corriente no fluye entre diferentes segmentos unidos por un conductor. Las cargas tampoco pasarán del dispositivo a una persona que lo toque, por lo que este aislamiento galvánico hace que el convertidor sea seguro de usar, así como un medio eficiente para convertir las corrientes eléctricas. El transformador del convertidor tiene devanados de cables metálicos que conducen la electricidad al mismo tiempo pero tienen fuerzas magneto motrices opuestas. Las fuerzas en conflicto en los devanados primario y secundario ayudan a regular el flujo magnético para que los cambios repentinos en el nivel de energía no causen sobretensiones.

La energía atrapada se regula aún más en un convertidor directo mediante un tercer devanado, a través del cual se conduce la corriente para mitigar el aumento de los niveles de energía. Cuando se usan para voltajes eléctricos más altos, los convertidores tienen devanados primarios y terciarios que se enrollan juntos para una transferencia más eficiente de energía electromagnética. En general, el diseño del convertidor directo se ha mantenido igual a lo largo de los años. Sin embargo, la capacidad de mejorar el diseño y construir circuitos más pequeños ha permitido a los ingenieros construir convertidores con frecuencias de conmutación superiores a 500 kilohercios.