Se trata de dualismo. Con componentes ideales, puede hacer un convertidor de voltaje de tipo SMPS ideal (= usando un inductor para hacer el trabajo). No puede hacer un convertidor de voltaje ideal utilizando condensadores conmutados (voladores). Ese no es el universo que es injusto para los condensadores: puede hacer un convertidor de corriente ideal usando condensadores conmutados, lo que no es posible usando inductores.
No puedo sacar los cálculos de mi cabeza, pero el problema con los condensadores y una fuente de voltaje es el siguiente: tome una fuente de voltaje con una cierta impedancia de fuente (= resistencia en serie). Conecte un condensador y cárguelo por un tiempo infinito (cualquier tiempo finito también lo hará). Calcule la cantidad de energía perdida en la resistencia en serie en función de su resistencia. Ahora, matemáticamente, tome el límite de esa fórmula con resistencia cero. Encontrará que la pérdida de energía se mantendrá igual. Intuitivamente, esto se debe a que una resistencia más pequeña causa una corriente de carga inicial más alta y, por lo tanto, una mayor pérdida de RI 2 .
resumen de gestión: no se puede conectar una fuente de voltaje ideal a un condensador, porque eso daría como resultado una corriente infinita que es imposible en sí misma y causaría un campo magnético infinito que destruiría el universo (es broma, recuerde que esta es la gestión resumen). Pero puede acercarse a este ideal tan de cerca como desee, y el resultado seguirá siendo el mismo: se pierde una cantidad fija de energía mientras se carga el condensador. Por lo tanto: lo siento jefe, no hay convertidor de voltaje de condensador volador ideal.
Una bomba de carga sin inductor no puede ser 100% eficiente cuando alimenta una carga de voltaje constante desde una fuente de voltaje constante. Una bomba de carga sin inductor hecha con componentes ideales puede ser 100% eficiente si las formas de onda de corriente y voltaje de fuente tienen la relación adecuada con las formas de onda de corriente y voltaje de carga. Es posible que la fuente o el voltaje de carga sean CC constante, pero no ambos (excepto en el caso trivial donde ambos voltajes son iguales y la bomba de carga no tiene que hacer nada).
Nota: una bomba de carga que contuviera una fuente de corriente interna podría ser 100% eficiente en la conversión de energía de entrada de una fuente de voltaje constante a una carga externa de voltaje constante, con cualquier energía extraída de la fuente de corriente interna en un ciclo. reemplazado en el siguiente. Por otro lado, dicha fuente de corriente simplemente estaría tomando el lugar de un inductor.
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Para un convertidor de impulso, puede diseñar uno con componentes idealizados y todas las ecuaciones aún tienen sentido, los voltajes y las corrientes siguen siendo finitos. De estos voltajes y corrientes se obtiene una eficiencia del 100%.
Una bomba de carga con resistencia de dispersión cero simplemente no puede analizarse de esta manera. Intentar hacerlo da como resultado respuestas absurdas. ¿Qué sucede cuando conecta un condensador perfecto a una fuente de voltaje perfecta a través de un interruptor perfecto? Intentando calcular los resultados actuales en una división por cero. El mismo problema se aplica a la conexión de dos condensadores perfectos.
Digamos que tenemos un condensador cargado a un voltaje dado y lo conectamos a una fuente de voltaje de mayor voltaje a través de una resistencia. Supongamos por ahora que lo dejamos cargar completamente (ignorando por un momento que hacerlo tomaría un tiempo infinito). Encontramos que cambiar el valor de la resistencia no cambia la eficiencia, la energía total extraída de la fuente de voltaje sigue siendo la misma. Sin embargo, la eficiencia depende de la relación entre el voltaje de arranque del condensador y el voltaje de la fuente de voltaje. Una diferencia de voltaje menor conduce a una mayor eficiencia que tiende hacia el 100%, ya que la diferencia de voltaje tiende a cero.
En nuestra bomba de carga no hay un tiempo de carga / descarga infinito, por lo que la resistencia afecta la eficiencia, pero la resistencia tiende a cero (para una diferencia de voltaje finita) tiende a un número finito inferior al 100%.
La carga transferida en cada ciclo de conmutación está relacionada con el cambio de voltaje en el capacitor por la capacitancia. Para transferir una corriente promedio finita a la carga, necesitamos transferir una carga finita por ciclo o debemos tener un número infinito de ciclos.
Por lo tanto, hacer que su bomba de carga sea 100% eficiente requeriría un condensador infinitamente grande o una frecuencia de conmutación infinitamente alta.
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Bueno, realmente depende de qué tan lejos lleguemos con los "componentes ideales". Si los diodos tuvieran una caída de tensión directa de 0 voltios, los BJT tenían un umbral base de 0 voltios, una saturación de 0 voltios y una ganancia de corriente infinita, y los FET tienen un umbral de puerta de 0 voltios y un Rds de 0 ohmios, entonces es muy probable que sea posible realizar una bomba de cambio 100% eficiente.
Incluso en el caso del convertidor boost, no será 100% eficiente a menos que el interruptor FET y el diodo flyback sean ideales en el sentido que describí anteriormente. Del mismo modo, el inductor debe tener una CC R que sea igual a 0.
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