Se iniciará con la descripción del circuito presentado en la figura 1, donde puedes ver que se tiene una estructura muy parecida a un step up o elevador. Cuando el semiconductor entra en conducción (flecha azul), la inductancia comienza a almacenar energía, cuando SW1 sale de conducción (flecha roja)  esta energía es transferida a la carga hasta que el proceso se inicia de nuevo. Se observa que en el lapso en que se carga la inductancia, el capacitor se mantiene en paralelo con la carga, por lo que se trata de mantener el voltaje en la carga.

Figura 1

Se tendría que en la carga verías el voltaje variando la siguiente ecuación.

Además la corriente se puede definir tomando en cuenta el modo en conducción y no conducción de SW1.

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Donde f se refiere a la frecuencia de conmutación del interruptor SW1. Ahora bien, con el voltaje de salida se puede obtener la corriente de salida, y a partir de ésta obtener la corriente que circula por los elementos semiconductores y así determinar sus características para selección de componentes.

Es posible obtener todos los valores de voltaje y corriente en cada parte del sistema, sin embargo los elementos semiconductores necesitan sólo la información ya mostrada para la selección de equipo.

Ahora se procede a describir el funcionamiento del circuito de la figura 2. Cuando el semiconductor se encuentra en operación (flecha azul), la inductancia comienza a almacenar energía, después SW1 deja de conducir (flecha roja) y la corriente que circulaba por L busca mantener el flujo de corriente, por lo que ésta llega a la carga.

Figura 2

El voltaje de salida en la carga es determinado por la siguiente ecuación.

Se observa que el voltaje en la salida tiene un voltaje en sentido inverso. Además, al realizar pruebas con diferentes valores de k obtienes las siguientes afirmaciones.

Con esto se visualiza que el circuito funciona tanto para proporcionar voltajes menores como voltajes mayores. Dada esta característica se conoció a este convertidor como buck-boost, pues presenta las características de estos convertidores.

Para complementar el tema presentado, se desarrolla un ejemplo ilustrativo. Utilizando como referencia el circuito de la figura 2 se tiene la siguiente información, voltaje de entrada de 192 [V], L=200µH, frecuencia de conmutación de 10kHz y una carga resistiva de 1 Ω.

Para obtener en la salida un voltaje de 48[V] se tiene el siguiente desarrollo:

Al ser una carga resistiva, se tiene que la corriente promedio en la carga es:

Además la corriente promedio en la inductancia es:

Para obtener la corriente efectiva en la inductancia es necesario obtener la componente de alterna.

Con esta información puedes obtener los datos para los elementos semiconductores, iniciando para el diodo.

Mientras que para el interruptor se tiene:

Cabe mencionar que la corriente que pasa por el interruptor es la misma que para por la fuente, por lo que este valor también puede ser registrado como el consumo de corriente por parte del convertidor.

Slobodan Ćuk del Instituto de Tecnología de California, presentó el circuito mostrado en la figura 3. Esta estructura tiene el mismo funcionamiento que el buck-boost pero con características que lo diferencian en su comportamiento.

Cuando se cierra el interruptor, la inductancia L1 comienza a cargarse hasta que el interruptor se abre, en ese momento la energía almacenada es transmitida al capacitor C1, cuando se cierra nuevamente el interruptor, la energía que se almaceno en C1 se transfiere a la carga, mientras que la inductancia L1 vuelve a cargarse, al abrirse nuevamente, el capacitor C1 se carga mientras que la corriente sigue conduciendo entre la carga, la inductancia L2 y el diodo.

Figura 3
Fuente: Rashid, M. (2004). Electrónica de potencia: circuitos, dispositivos y aplicaciones (3ª ed.). México: Pearson Educación.

De acuerdo a la explicación anterior, puedes visualizar que cuando el interruptor se cierra se tiene una malla con Vs y L1, y otra con los demás elementos (excepto el diodo). Después, cuando el interruptor deja de conducir se tiene una malla con Vs, L1, C1 y el diodo, mientras la otra malla tiene a L2, C2 en paralelo con la carga y el diodo.

El voltaje de salida en la carga es determinado por la siguiente ecuación.

Observa que se tiene el mismo comportamiento en la salida que el que presenta el convertidor buck-boost.