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En una alimentación de continua positiva y sin aislamiento, compara la tensión en los terminales de entrada del módulo con la que necesita la carga. Si siempre es mayor y queda margen a plena carga, elige un reductor (buck). Si siempre es menor, elige un elevador (boost). Si pasa de un lado al otro de la consigna y necesitas regulación en todo el recorrido, utiliza un reductor-elevador no inversor.
¿Qué convertidor encaja con tu intervalo de entrada?
Tensiones de ejemplo en los terminales del módulo, sobre una misma escala de 0 a 12 V.
Reductor (buck)
Comprueba los límites de entrada, el margen a plena carga y la corriente de salida admisible en servicio continuo.
Elevador (boost)
Comprueba si arranca a 3,0 V y mantiene la corriente de carga a esa tensión.
Reductor-elevador no inversor
Comprueba la polaridad positiva y la regulación al cruzar los 3,3 V.
¿Qué cambia además de la tensión?
Una carga de 5 V y 1 A consume 5 W tanto con un reductor como con un regulador lineal. Al alimentarlos desde 12 V, cambian la corriente que toma cada uno y el calor que disipa.
Con el reductor, dimensiona la fuente para la corriente de entrada y el módulo para la de salida. Con el regulador lineal, la dificultad es evacuar 7 W de calor.
Para una fuente regulada de 12 V y una carga de 5 V y 1 A, puedes considerar el módulo reductor de Elecbee con salida fija de 5 V (EB0044142). La ficha especifica una entrada de 7–26 V y recomienda no superar 1,6 A en servicio prolongado. Los 3 A son un máximo. Comprueba la refrigeración dentro de la caja.
En ambos circuitos, el interruptor determina cuándo almacena o entrega energía la bobina. Los ejemplos llevan un diodo y un condensador de salida C. El interruptor está en el lado de alimentación en el reductor y en la rama de retorno en el elevador.
Reductor (buck)
Elevador (boost)
Cómo medir el intervalo de tensión de entrada
La etiqueta de la fuente o de la batería solo indica un valor nominal. La tensión real cambia con el estado de la fuente y las pérdidas del recorrido. Una celda de ion-litio de 3,7 V puede estar cerca de 4,2 V recién cargada y bajar al descargarse o entregar más corriente. Una fuente sin regular también puede superar su valor nominal con poca carga. Los cables, conectores, fusibles e interruptores de protección añaden caída de tensión al circular corriente.
Para hallar el mínimo, mide directamente en el módulo cerca del final de la descarga y con la carga máxima. También puedes medir en la fuente bajo esa carga y restar la caída total de los conductores de ida y retorno hasta el módulo.
Cuenta esa caída una sola vez. Si mediste en el extremo del cable que llega al módulo, ya está incluida. Comprueba también la tensión máxima con la batería cargada y con poca carga o en vacío frente al límite de entrada.
Compara ambos extremos con la consigna. Un elevador puro no puede reducir una tensión excesiva. En un reductor importa la diferencia mínima entre entrada y salida que necesita ese modelo para regular bajo carga.
¿Bastan 5,10 V de entrada para mantener 5 V?
Supón que la carga admite 5,00 V ±5 %, es decir, 4,75–5,25 V en sus terminales. A plena carga, la entrada baja a 5,10 V. A esa corriente, el reductor necesita 0,30 V de margen para mantener 5,00 V.
Faltan 0,20 V de margen. Ya no se garantizan 5,00 V, pero eso no predice una salida de 4,80 V. La salida puede seguir a la entrada, caer durante un transitorio o desconectarse por subtensión. Consulta el comportamiento del regulador a la corriente prevista.
Si se exigen 5,00 V regulados, comprueba si reducir las pérdidas del cableado mantiene la entrada por encima de 5,30 V o si otro reductor regula con los 0,10 V disponibles. Si la fuente puede caer por debajo de la consigna, considera un reductor-elevador no inversor.
Si puedes aprovechar toda la tolerancia de ±5 %, usa la respuesta de salida documentada y la caída en los cables para verificar ambos límites en la carga, 4,75 V y 5,25 V. Incluso fuera de regulación, la tensión puede seguir siendo admisible durante todo el funcionamiento.
Cuando la tensión de la batería cruza la de salida
Una celda recién cargada puede superar los 3,3 V en la entrada y después caer por debajo al descargarse bajo carga. Para mantener una salida precisa en todo el recorrido hacen falta ambos modos.
Verifica primero la polaridad: la topología clásica buck-boost de una sola bobina entrega una tensión negativa respecto a masa. Para una salida positiva, busca un modelo no inversor. Comprueba después que mantiene la regulación al cruzar la consigna. No hace falta presuponer cuatro interruptores: lo decisivo es el comportamiento especificado en la transición.
¿Puede la fuente alimentar la carga a su tensión mínima?
A igualdad de potencia de salida y con rendimientos similares, la corriente de entrada aumenta al bajar la tensión. Evalúa tanto la fuente como el módulo a la tensión mínima prevista en sus terminales. Usa el rendimiento de ese punto de trabajo en forma decimal y comprueba los demás límites.
Corriente media de entrada (A) = tensión de salida (V) × corriente de carga (A) ÷ [tensión mínima en el módulo (V) × rendimiento]
Con 3,0 V a la entrada, la carga aún necesita 5 V y 1 A, es decir, 5 W. Para los dos casos suponemos un rendimiento del 85 % en ese punto e introducimos 0,85 en la fórmula.
Para entregar 1 A a 5 V
Fuente limitada a 1,50 A continuos
El cálculo comprueba la potencia de la fuente en régimen permanente. Falta verificar que la placa soporte la carga continua con la temperatura y ventilación previstas, y que el sistema arranque a la tensión mínima.
¿Qué significa «2 A» en una ficha técnica?
En el ejemplo, la carga consume 1 A y la fuente de 3,0 V entrega unos 1,96 A de media. La corriente de la bobina oscila en cada ciclo, por lo que el interruptor soporta un pico mayor. El nombre del parámetro y las condiciones de ensayo aclaran a qué corriente se refieren los «2 A».
Comparemos dos fichas hipotéticas para esa carga.
- La placa A solo anuncia «2 A». Pide la corriente de salida admisible en servicio continuo con entrada de 3,0 V y salida de 5 V, junto con las condiciones de refrigeración. Sin ellas no puedes confirmar que soporte la carga.
- La placa B incluye curvas. En la curva de salida de 5 V, lee la corriente para una entrada de 3,0 V y compárala con 1 A. Busca después el rendimiento a esa entrada y carga para calcular la corriente de la fuente. Distingue entre datos típicos y garantizados, y compara la refrigeración de ensayo con la de tu caja.
Consulta la tensión mínima de arranque con carga. Compara el pico de arranque con la corriente de pulso admisible de la fuente y comprueba cuánto cae la tensión en el módulo. Un equipo que sigue funcionando con la batería casi descargada puede tener dificultades para volver a arrancar. Mediciones de arranque de TI
Para el TPS61022, TI especifica el límite de corriente de valle del interruptor con 3,6 V de entrada y 5 V de salida. El valle es el punto más bajo de la corriente de la bobina durante un ciclo de conmutación.
| Mínimo | Típico | Máximo |
|---|---|---|
| 6,5 A | 8 A | 10 A |
En otro punto, con 1,8 V de entrada y 5 V de salida, TI utiliza el mínimo de 6,5 A, el rizado de corriente de la bobina y un rendimiento del 87 % para estimar 2,12 A de salida. El valor típico de 8 A y los 2,12 A calculados describen corrientes distintas. Ejemplo de cálculo de TI
Qué medir si se reinicia una carga alimentada por batería
Compara las tensiones durante el mismo cambio de carga. Mide en la fuente, en la entrada del módulo y, si hay un cable de salida, tanto en la placa como en la carga.
Compara la fuente con la entrada del convertidor
Si al conectar la carga se hunde la tensión en la propia fuente, revisa la carga de la batería, la corriente disponible en servicio continuo y el consumo real.
Si la fuente se mantiene estable pero la entrada del módulo cae, revisa los conductores de ida y retorno, conectores, interruptores y portafusibles.
¿La caída se produce en el módulo o en el cable de salida?
Si en un reductor cae la salida al acercarse la entrada a la consigna, puede faltar margen de tensión. También pueden influir una carga excesiva o la limitación térmica.
Si la placa mantiene la tensión y la carga no, revisa el cableado y las conexiones de salida. Si cae la tensión en la propia placa aunque la entrada esté dentro del intervalo especificado, comprueba los límites de corriente y temperatura y el consumo de la carga.
¿Se reinicia al encender o después de calentarse?
Un multímetro promedia y puede pasar por alto caídas breves según su muestreo. Si las lecturas parecen normales pero el equipo se reinicia al encender o con un pulso de carga, usa captura rápida de mínimos y máximos o un osciloscopio para observar la entrada y la salida.
Si arranca bien en frío, distingue entre la descarga gradual de la batería, que reduce la tensión y aumenta la corriente de entrada a igual potencia, y la limitación térmica de la placa. Registra la tensión de entrada y la temperatura de la placa en el momento del reinicio.
Con el intervalo real de entrada, la salida deseada y la corriente del peor caso, compara las especificaciones de los convertidores DC-DC.
