Conversores CC-CC Não-Isolados (Conversor Buck)

Transcrição

1 Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina Departamento Acadêmico de Eletrônica Eletrônica de Potência Conversores CC-CC Não-Isolados () Prof. Clovis Antonio Petry. Florianópolis, novembro de 2015.

2 Biografia para Esta Aula Capítulo 9 - Conversores cc-cc: Introdução aos conversores cc-cc.

3 Conversores cc-cc: Introdução; ; Exercícios. Nesta Aula

4 Princípio Geral S I i + R o - D T s Ts Tensão média na saída: V med = = 1 T s D T s T on = D T s = D D =

5 S a + D Co Ro b -

6 Primeira etapa de funcionamento: Interruptor conduzindo; Diodo bloqueado; Energia sendo armazenada no indutor. S a + D Co Ro b - 0 t < D T s

7 Segunda etapa de funcionamento: Interruptor bloqueado; Diodo conduzindo; Energia armazenada no indutor sendo transferida para saída. S a + D Co Ro b - D T s t < T s

8 S a + D Co Ro b - V med = V ab = 1 T s D T s V ab V ab = D D T s Ts

9 Tensão média sobre o indutor: V Lo S a + V i V o D Co Ro D T s Ts - b V Lo = 1 T s (( ) D T ) s + T s D T s ( ( )) V Lo = D D + D V Lo = 0

10 S a + D Co Ro b - V ab = 1 T s D T s = T on T s V ab = D D T s Ts = V ab = D D =

11 Ganho estático em função da razão cíclica: 1 0,75 Vo/Vi 0,5 0, ,25 0,5 0,75 1 D

12 Principais formas de onda (circuito simulado):

13 Principais formas de onda (transitório de partida):

14 Principais formas de onda (regime permanente):

15 Tarefas Exercício 1) Considerando o circuito abaixo determine: Tensão média na saída; Corrente média na carga; Corrente média no indutor; Corrente média no interruptor; Corrente média no diodo; Tensão máxima sobre o interruptor; Tensão máxima sobre o diodo; Potência média na entrada e na saída.

16 Ondulação de corrente em : S a + D Co Ro b V Lo! ΔI Lo ΔT ΔI Lo = V Lo ΔT - ( ΔI Lo = V o ) D T s ΔI Lo = D ( ) D F s = F s D 1 D ( )

17 Ondulação de corrente em : ΔI Lo = D ( 1 D) ΔI( D) D

18 Ondulação de corrente em : ΔI Lo_ max = F s D 1 D ( ) ΔI Lo_ max = F s 0,5 1 0,5 ( ) ΔI Lo_ max = 4 F s

19 Ondulação de tensão em C o : S a + D Co Ro b -

20 Ondulação de tensão em C o : i Co i CoF t Δ i Co = Δi Lo v Co 0 T d s 2 T s 2 T s t Δv Co ΔV Co_ max = 31 C o F s 2 C o = 31 ΔV Co_ max F s 2

21 Filtro de saída (freqüência de ressonância): S a + D Co Ro b - F o = 1 2π C o F o F s 10

22 Filtro de saída (resistência série equivalente do capacitor): S a b D Co Ro + -! V V + C - + R - C I RSE ΔV RSE = ΔI Co_ max RSE

23 Filtro de saída (resistência série equivalente do capacitor): Exemplo: Calculado em função da ondulação de tensão C o = 1,25µF Escolhido devido a RSE=2,47 Ω C o = 47 µf

24 Condução contínua (MCC) e descontínua (DCM): MCC 1 a etapa 2 a etapa

25 Condução contínua (MCC) e descontínua (DCM): DCM 1 a etapa 2 a etapa 3 a etapa

26 Condução contínua (MCC) para descontínua (DCM): Diminuição da carga; Indutor do filtro de saída muito baixo; Alteração da freqüência de comutação; Alteração da tensão de entrada.

27 Filtro de entrada (corrente na fonte sem filtro):

28 Filtro de entrada (corrente na fonte com filtro):

29 Tarefas Exercício 2) Considerando o circuito abaixo determine: Ondulação de corrente no indutor; Corrente máxima no indutor; Corrente máxima no interruptor e no diodo; Ondulação de tensão no capacitor; Freqüência de ressonância do filtro de saída.

30 Tarefas Exercício 4) Faça o projeto de um conversor Buck considerando: Tensão de entrada de 12 V; Tensão de saída de 5 V; Carga resistiva de 50 W; Ondulação de corrente de 10%; Ondulação de tensão de 1%; Freqüência de comutação de 50 khz. Determine: Indutância do filtro de saída; Capacitor do filtro de saída; Interruptor; Diodo; Dissipadores, se necessário.

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