Diseño de inductor para convertidor buck, análisis matemático y simulación de elemento finito.

Abstract

El convertidor Buck en modo de conducción continuo (MCC) es una topología ampliamente utilizada en aplicaciones de bajo voltaje donde los requerimientos de eficiencia y tamaño son cruciales. Es por ello que es importante una buena selección de los componentes pasivos (inductor-capacitor) y activos (semiconductores). En particular el inductor es un componente crítico ya que su construcción impacta directamente en la distribución de corrientes del convertidor, emisiones radiadas (EMC), disipación de temperatura (cumplimiento de normas como UL), forma de onda de la corriente y valor promedio de la corriente salida. En este trabajo se presenta el diseñó de un inductor mediante el método de producto de áreas para un convertidor Buck de una fase en MCC. Para validar los parámetros matemáticos de diseño se simuló el inductor en el software Flux^® mediante análisis de elemento finito lo que permitió: analizar la densidad de flujo magnético del inductor, comportamiento de las líneas del campo magnético, permeabilidad magnética. Finalmente, para verificar el correcto funcionamiento del inductor se implementó una Co-simulación entre SIMULINK^®  y FLUX^® ante variaciones del entrehierro. Se verifican las formas de onda de corriente del inductor, onda de corriente en el capacitor y voltaje de salida.