11 Conversores. Capítulo. Meta deste capítulo Estudar o princípio de funcionamento dos conversores cc-cc.

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1 11 Conversores Capíulo CCCC Mea dese capíulo Esudar o princípio de funcionameno dos conversores cccc objeivos Enender o funcionameno dos conversores cccc; Enender os conceios básicos envolvidos com conversores cccc; Simular conversores cccc; Implemenar conversores cccc básicos Prérequisios Ter esudado os capíulos referenes aos conversores cacc Coninuidade O curso coninuará com o esudo do conversor cccc Buck Prof Clóvis Anônio Pery Florianópolis, seembro de 2014

2 2 1 Inrodução Nos capíulos aneriores foram esudados os componenes semiconduores, cálculo érmico e os conversores cacc, ambém chamados de reificadores Agora iniciase o esudo dos conversores de correne conínua para correne conínua, os conversores cccc As aplicações dos conversores cccc são as mais diversas, podendose ciar algumas: Fones de alimenação; Acionamenos de moores de correne conínua; Sisemas HVDC; Fones de uso geral e ininerrupas; Inerfaceameno de sisemas de energia foovolaica com a rede de energia elérica; Reaores elerônicos e odos os ouros circuios que uilizam processameno indireo de energia; Equipamenos aplicados às energias alernaivas; Carregadores de baerias Na Figura 1 mosrase os quaro (4) grupos de conversores, onde noase a presença dos conversores cccc, responsável por converer uma ensão conínua de deerminado valor para oura ensão conínua de diferene valor Exemplos de conversores cccc comerciais são mosrados nas Figura 2, Figura 3 e Figura 4 E ( v,f ) 1 Reificador 1 1 Conversor CCCC Conversor indireo de ensão Conversor indireo de freqüência Inversor E 2 ( v 2,f2) Figura 1 Conversores esudados na elerônica de poência Fone: (Barbi, 2005)

3 Capíulo 11 Conversores cccc: Princípio de Funcionameno 3 Exisem inúmeros conversores cccc, que podem ser isolados ou não, abaixadores ou elevadores de ensão, o que orna impossível o esudo de odos eles Assim, os principais conversores serão esudados, visando que o aluno enha conao com os princípios de funcionameno dos mesmos e as ecnologias envolvidas para a consrução dos mesmos Inicialmene serão esudados os princípios envolvendo os conversores cccc, como por exemplo a modulação dos mesmos Nas aulas seguines serão esudados os conversores abaixadores (Buck), elevadores (Boos) e abaixadoreselevadores (BuckBoos) Poseriormene serão esudados ambém os conversores isolados, o projeo dos elemenos magnéicos empregados neses conversores, sua operação em malha fechada, denre ouros assunos relacionados a ese ema Assim, nese capíulo serão apresenados os conversores cccc simples, para se esudar o seu funcionameno sem filro, ou seja, sem o emprego de componenes passivos (induores e capaciores) no eságio de poência, mas apenas semiconduores Serão apresenados resulados de simulação, exercícios resolvidos e proposos e roeiro de laboraório Figura 2 Exemplo de conversor cccc comercial Fone: wwwkemoelecronicde Acesso em: 29/08/2014 Figura 3 Exemplo de conversor cccc comercial Fone: wwwxscyzcom Acesso em: 29/08/2014

4 4 Figura 4 Exemplos de conversores cccc comerciais Fone: wwwdirecindusrycom Acesso em: 29/08/ Conversão CCCC 21 O Problema O circuio da Figura 5 apresena um problema ípico da elerônica de poência, onde se deseja reduzir uma ensão conínua de 100 V para 50 V, conforme a necessidade de deerminada carga A carga é formada por um resisor de 5 Ω, resulando em uma correne de 10 A Basicamene se em duas opções para realizar a conversão necessária na Figura 5 A primeira emprega conversores lineares, enquano a segunda uilizará conversores chaveados (comuados) i o 10 A 100 V Conversor CCCC 5 Ω 50 V Figura 5 Aplicação ípica de um conversor cccc Fone: Adapado de (Erickson, 1997)

5 5 22 Conversores CCCC Lineares O circuio da Figura 6 apresena uma solução simples para o problema apresenado, na qual se uiliza um resisor para provocar uma queda de ensão de 50 V É imporane desacar que a poência nos elemenos do circuio será: P ou = i o = = 500W ; P Rserie = P loss = v Rserie i o = = 500W ; P in = i i = = 1000W = P ou P loss Podese verificar que a energia dissipada no resisor série é equivalene em valor a da carga, resulando em um rendimeno baixo para a esruura proposa Por eses moivos, esa solução não é adequada para circuios de poência η = P ou = 500 = 0,5 = 50% P in 1000 Na mesma linha da solução anerior, o circuio mosrado na Figura 7 emprega um ransisor operando na região linear, ou seja, aiva Nese caso, o ransisor subsiuiu o resisor do circuio da Figura 6, mas operando segundo o mesmo princípio, ou seja, provocando uma queda de ensão enre a fone e a carga Nese caso as perdas serão as mesmas do circuio anerior, resulando em rendimeno de 50% Vale ressalar que esa perda irá ocorrer independene da qualidade do ransisor, pois depende da queda de ensão provocada (v CE ) e da correne do circuio (i o ) As perdas no ransisor são alas, levando ao emprego de dissipador de calor, como pode ser observado na Figura 8, onde mosrase uma fone linear comercial Além disso, noase na Figura 8 o grande volume do ransformador, o que ocorre porque o mesmo opera em baixa frequência (50 ou 60 Hz) 100 V P in =1000 W 50 V P loss =500 W i o 10 A 5 Ω 50 V P ou =500 W Figura 6 Solução do problema empregando resisores Fone: Adapado de (Erickson, 1997)

6 6 100 V P in =1000 W i B 50 V Driver P loss =500 W v ref i o 10 A 5 Ω 50 V P ou =500 W Figura 7 Solução do problema empregando conversores cccc linear Fone: Adapado de (Erickson, 1997) Figura 8 Exemplo de fone linear comercial Fone: wwwconradcom Acesso em: 29/08/ Conversores CCCC Chaveados O circuio da Figura 9 apresena uma solução diferene, mas ainda empregando um ransisor Nese caso, o ransisor opera como chave, ou seja, na região e core e sauração Dese modo, o ransisor esará conduzindo ou não, recebendo enão em sua base uma correne pulsada, como pode ser observado na figura Idealmene as perdas no ransisor serão nulas, fazendo com que o rendimeno do circuio seja de 100% Na práica se erá perdas de condução, quando o ransisor esiver conduzindo, e perdas de comuação, oda vez que o ransisor enrar em condução ou bloquear No enano, esas perdas podem ser reduzidas escolhendose componenes com boa qualidade, e/ou empregando circuios específicos para redução de perdas, por exemplo conversores ressonanes A Figura 10 apresena uma imagem de uma fone chaveada comercial Podese observar

7 7 que a complexidade do circuio é maior, quando comparada com a fone linear convencional Por ouro lado, o volume dos elemenos magnéicos (ransformadores e induores) é menor, pois eses operam em alas frequências (da ordem de khz) i B 50 V i o 10 A 100 V P in =500 W Driver Conrole P loss =0 W 5 Ω 50 V P ou =500 W Figura 9 Solução do problema empregando conversores cccc chaveado Fone: Adapado de (Erickson, 1997) Figura 10 Exemplo de fone chaveada comercial Fone: (wwwdirecindusrycom) 3 Princípio de Funcionameno dos Conversores CCCC 31 Conversor CCCC Básico O circuio da Figura 11 apresena um conversor cccc simples (básico), formado por uma chave (S 1 ), alimenado por uma fone de ensão conínua ( ) Em sua saída emse a conexão de uma carga resisiva ( ), visando faciliar a análise do circuio A chave é ideal, podendo ser consruída com ransisores bipolares de junção, MOSFETs e IGBTs, por exemplo

8 8 As formas de onda resulanes da operação do circuio são mosradas na Figura 12 As eapas de operação dese circuio são: 1 a Eapa (0, DT s ) Chave S 1 conduzindo (on) A ensão de saída será igual a ensão da fone A correne no circuio será deerminada pela carga; 2 a Eapa (DT s, T s ) Chave S 1 abera (off) A ensão e a correne de saída serão nulas i i S 1 i o Figura 11 Circuio de um conversor cccc simples i i i o 0 D T s T s Figura 12 Formas de onda do conversor cccc simples 311 Análise do Conversor CCCC Básico A seguir será realizada a análise do conversor em esudo, visando deerminar sua ensão de saída, a correne no circuio e os esforços na chave 3111 Tensão de Saída A ensão de enrada ( ) esá represenada na Figura 12 pelo seu valor médio (V med ) Seus valores de pico e eficaz (RMS) serão iguais ao valor médio, viso raarse de uma variável com

9 9 comporameno consane no empo Para fins de simplicação, usarseá: V i(med ) = V i(ef ) = V i( pk ) = V i ; V o(med ) = V o A frequência de comuação (chaveameno) da chave S 1 seré denominada de F s Porano, o período de comuação será: T s = 1 F s Os inervalos de condução (T on ) e bloqueio (T off ) da chave serão dados por: T on = D T s ; T off = T s T on = T s D T s = ( 1 D) T s A relação enre o empo em que a chave esá ligada e o período oal é denominada de razão cíclica ou razão de rabalho, dada por: D = T on T s A ensão média na saída é obida por: V o = V o(med ) = 1 T s V o = D V i D T s 0 d = 1 ( V T i D T s ) s A ensão média na saída é obida por: V o(ef ) = D T 1 s ( v T i ) 2 d s = 0 ( ) ; 1 V 2 T i D T s s V o(ef ) = V i D 3112 Ganho Esáico do Conversor O ganho esáico de um conversor é a relação enre sua ensão de saída e enrada, em valores médios Assim, para o conversor cccc básico se em: D = V o V i

10 10 O comporameno da relação enre a ensão de saída e de enrada para variações na razão cíclica enre zero e cem (100) por ceno é mosrado na Figura 13 Noase pela Figura 13 que o comporameno do ganho esáico do conversor é linear em relação às variações da razão cíclica, em ermos de valores médios Ese é o comporameno do circuio do pono de visa de seu funcionameno em regime permanene Para fins de comporameno ransiório, ou seja, durane variações na ensão de enrada, na carga ou na razão cíclica, e visando o conrole do circuio em malha fechada, deverá ser obida a relação enre a ensão de saída e as variáveis de ineresse fazendo a modelagem da plana, como deerminam as écnicas de conrole É imporane desacar, observandose a Figura 13 e a expressão que deermina a ensão de saída do conversor, que ese em caracerísica de abaixador ensão, iso é, a ensão de saída (V o ) sempre será menor do que a ensão de enrada (V i ), para qualquer valor de razão cíclica (D) Figura 13 Ganho esáico do conversor cccc simples 3113 Correnes no Circuio As correnes na carga e demais elemenos do circuio são obidas direamene a parir das ensões na carga: I o( pk ) = I = I = V o( pk ) S1 = V i( pk ) = V i ( pk ) i( pk ) I o = I o(med ) = I S1 (med ) = I i(med ) = V o I o(ef ) = V o(ef ) De ouro modo, a relação enre a correne média na carga e na fone pode ser obida observandose a Figura 12, resulando em: I i = I i(med ) = 1 T s D T s 0 i o d = 1 ( I T o D T s ) s

11 11 I i = D I o Noe que a relação enre as correnes de enrada e saída é equivalene à relação enre as ensões de saída e enrada Isso ocorre para que a poência de saída e enrada sejam iguais, viso o circuio ser ideal, ou seja, não er perdas Em ouras palavras se afirma que o lado que possui maior ensão erá menor correne, e viceversa 3114 Rendimeno do Conversor O circuio é ideal, resulando sem perdas Podese demonsrar que: P o = V o I o P i = V i I i η = P o P i = V o I o V i I i = 1; V o I o = V i I i ; V o V i = I i I o 3115 Esforços de Correne e Tensão na Chave A ensão máxima sobre a chave S 1 é igual ao pico da ensão de enrada: V S1 = V i( pk ) = V i Já as correnes na chave são iguais às da carga: I = I S1 ( pk ) o( pk ) I = I = I S1 (med ) o(med ) o I = I S1 (ef ) o(ef ) 32 Modulação PWM e PFM A ensão de saída do circuio da Figura 11 pode ser alerada modificandose a razão cíclica (D) do conversor No enano, como a razão cíclica depende do empo de condução (T on ) e da frequência de comuação (F s ) da chave, impora dizer que alerandose qualquer uma desas variáveis se oberá a aleração na ensão de saída Assim, são possíveis dois ipos de modulação para os conversores cccc, a saber:

12 12 PWM Modulação por largura de pulsos (pulse widh modulaion): a frequência de operação é fixa e variase o empo de condução (T on ) da chave Ao se aumenar o empo de condução (T on ), o empo de bloqueio (T off ) irá diminuir proporcionalmene, e viceversa; PFM Modulação por frequência variável (Pulse Frequency Modulaion): a frequência de operação é variável, manendose fixo o empo de condução (T on ) ou o empo de bloqueio (T off ) da chave Ao se alerar a frequência de comuação, alerase o período de comuação e se um dos empos (de condução ou bloqueio) for manido consane, enão o ouro empo será alerado Na Figura 14 mosramse as formas de onda para duas siuações disinas de razão cíclica e operação com modulação por largura de pulsos Noe que na figura da esquerda o empo de condução é bem maior do que o empo de bloqueio, ou seja, a razão cíclica é mais próxima de 100% Já na figura do lado direio, a razão cíclica é pequena, resulando em um empo de bloqueio da chave maior do que de condução Podese concluir que a ensão de saída na figura da esquerda será maior do que a ensão de saída da figura da direia Por sua vez, a Figura 15 apresena as formas de onda para operação com frequência variável Na figura da esquerda emse uma frequência de comuação mais baixa (período (T s )) maior, resulando em um empo de bloqueio maior do que de condução Já na figura da direia, a frequência de comuação foi aumenada, reduzindo o período de comuação e o empo de bloqueio, pois o empo de condução foi manido fixo Esa aleração resulou em uma ensão média maior na figura da direia em relação à figura da esquerda T Ton on T off T off 0 D T s T s 0 D T s T s Figura 14 Formas de onda para modulação por largura de pulsos (PWM) T on T off T on T off 0 T s 0 T s Figura 15 Formas de onda para modulação por frequência variável (PFM)

13 13 4 Simulação dos Conversores em Esudo O conversor cccc básico será simulado uilizando os sofwares Psim e Mulisim Inicialmene será realizada uma simulação considerando componenes ideais, para fins de verificação das expressões eóricas apresenadas A seguir será realizada uma simulação com componenes reais, visando a verificação das diferenças apresenadas em relação à simulação ideal 41 Simulação do Circuio com Componenes Ideais O circuio simulado no Psim esá mosrado na Figura 16, com as mesmas caracerísicas do problema apresenado no início dese capíulo Noe que os componenes são ideais, ou seja, genéricos, não se uilizando algum modelo específico de chave A fone é para 100 V (médios) A carga é resisiva com uma resisência de 5 Ω O empo de simulação pode ser de 5 ms e passo de cálculo de 0,01 ms (10 μs) Os parâmeros do sinal de comando da chave esão mosrados na Figura 16 Noe que a frequência de comuação é de 1 khz e a razão cíclica é de 50% O elemeno ON1 é uilizado pelo Psim para comandar inerrupores, equivalene a um driver de acionameno do inerrupor As formas de onda das principais variáveis do circuio esão mosradas na Figura 17 Mosramse as ensões de enrada, saída e de comando (PWM) do inerrupor, além das correnes na carga e na chave Os valores calculados e simulados são mosrados na Tabela 1, onde noase que os mesmos condizem enre si Com relação a poência calculada na saída, é imporane ressalar que pelo fao das formas de onda de ensão e correne não serem conínuas, devese deerminar a poência na carga por: P o = I 2 o(ef ) Circuio simulado Figura 16 Circuio simulado no Psim Parâmeros do sinal PWM

14 14 Figura 17 Principais formas de onda do conversor cccc simples com componenes ideias Tabela 1 Resulados para conversor cccc básico com componenes ideais Variável Descrição Valor calculado Valor simulado V o(pk) Tensão de pico na carga 100 V 100 V V o(ef) Tensão eficaz na carga 70,71 V 70,71 V V o(avg) Tensão média na carga 50 V 50 V I o(pk) Correne de pico na carga 20 A 20 A I o(ef) Correne eficaz na carga 14,14 A 14,14 A I o(avg) Correne média na carga 10 A 10 A P o Poência na saída 1000 W 1000 W P i Poência na enrada 1000 W 1000 W η Rendimeno 100% 100% 42 Simulação do Circuio com Componenes Reais O circuio simulado no Mulisim esá mosrado na Figura 18 Noe que os componenes são reais, ou seja, o inerrupor possui um modelo específico para o circuio, que é o 2N3055 A fone é para 100 V (médios) e frequência de 60 Hz A carga é resisiva com uma resisência de 5 Ω O empo de simulação pode ser de 5 ms e passo de cálculo de 0,01 ms (10 μs) As formas de onda da ensão na enrada, ensão na saída e correne de carga são mosradas na Figura 19 Noase a queda de ensão provocada pelo ransisor quando esá conduzindo (V CEon ), fazendo com que o pico da ensão na carga eseja na faixa de 83 V Além disso, para um ransisor bipolar de junção, como é o caso do 2N3055, a correne de base erá um valor alo, pois seu ganho é pequeno As formas de onda da ensão e correne na chave são mosradas na Figura 20 onde podese noar que quando a chave esá conduzindo emse uma queda de ensão da ordem 17 V

15 15 Figura 18 Circuio simulado no Mulisim Tabela 2 Resulados para conversor cccc simples com componenes reais Variável Descrição Valor calculado Valor simulado V o(pk) Tensão de pico na carga 100 V 82,87 V V o(ef) Tensão eficaz na carga 70,71 V 60 V V o(avg) Tensão média na carga 50 V 45 V I o(pk) Correne de pico na carga 20 A 16,56 A I o(ef) Correne eficaz na carga 14,14 A 12 A I o(avg) Correne média na carga 10 A 9 A P o Poência na saída 1000 W 720 W P i Poência na enrada 1000 W 890 W η Rendimeno 100% 80,9% Figura 19 Formas de onda da ensão de enrada e de saída e da correne na carga

16 16 Figura 20 Formas de onda de ensão e correne na chave A poência dissipada no ransisor é da ordem 170 W, resulando em um rendimeno de aproximadamene 81% para o conversor Vale ressalar que o circuio simulado em apenas fins didáicos, não devendo ser implemenado em laboraório nas condições apresenadas aqui 5 Exercícios Exercícios Resolvidos ER 01) Considerando o circuio da Figura 21 e que a fone de alimenação seja de 12 V, a chave é ideal e esá operando com razão cíclica de 30%, a carga em resisência de 5 Ω, deermine: As ensões de pico, média e eficaz na carga; As correnes de pico, média e eficaz na carga; A poência média na carga i i S 1 i o Figura 21 Circuio para exercício resolvido 01

17 17 As ensões de pico, média e eficaz na carga são dadas por: V o( pk ) = V i( pk ) = V i = 12V V o = D V i = 0,3 12 = 3,6V V o(ef ) = V i D = 12 0,3 = 6,57V As correnes na carga serão deerminadas por: I o( pk ) = V o( pk ) = 12 5 = 2,4 A I o = V o = 3,6 5 = 0,72 A I o(ef ) = V o(ef ) = 6,57 5 = 1,314 A A poência média na carga é: P o = I 2 o(ef = ) 5 1,314 2 = 8,63W ER 02) Considerando o circuio da Figura 22 e que a fone de alimenação seja de 18 V, o ransisor é o TIP141 e a carga em resisência de 10 Ω, a frequência de comuação é de 1 khz e a razão cíclica é de 50%, deermine: As ensões de pico, média e eficaz na carga; As correnes de pico, média e eficaz na carga; A poência média na carga; A poência dissipada no ransisor durane sua condução; O rendimeno do conversor; Os empos de condução, bloquei e comuação da chave S 1 i o Figura 22 Circuio para exercício resolvido 02 Inicialmene devese verificar na folha de dados do ransisor o valor de sua queda de ensão quando esá conduzindo, dada para uma correne de 5 A No circuio em análise, a correne

18 18 será menor, usandose de odo modo o valor fornecido pelo fabricane V CE(sa) = As ensões de pico, média e eficaz na carga são dadas por: V o( pk ) = V i V CE(sa ) = 18 2 = 16V ( ) = 0, V o = D V i V CE(sa ) ( ) = 8V V o(ef ) = ( V i V CE(sa ) ) D = ( 18 2) 0,5 = 11,31V As correnes na carga serão deerminadas por: I o( pk ) = V o( pk ) = = 1,6 A I o(med ) = V o(med ) = 8 10 = 0,8 A I o(ef ) = V o(ef ) = 11,31 10 = 1,131A A poência média na carga é: P o = I 2 o(ef = ) 10 1,131 2 = 12,79W A poência dissipada no ransisor durane sua condução será obida em função de sua queda de ensão e da correne que circula pelo mesmo, mas levandose em cona apenas o empo em que o mesmo esá conduzindo: P S1 (cond ) = V CE(sa) i o T on T s = V CE(sa) I o( pk ) D = 2 1,6 0,5 = 1,6W O rendimeno do conversor será obido por: η = P o P i = P o P o P S1 (cond ) = 12,79 12,79 1,6 = 12,79 = 0,89 = 89% 14,39 Finalmene, os empos de comuação, condução e bloquei da chave serão: T s = 1 = 1 = 0,001s = 1ms F s 1000 T on = D T s = 0,5 1m = 0,5ms = 500µs T off = ( 1 D) T s = ( 1 0,5) 1m = 0,5ms = 500µs

19 19 Exercícios Proposos EP 01) Considerando o circuio da Figura 21 e que a fone de alimenação seja de 9 V, a chave é ideal e será comandada com uma razão cíclica de 75% e a carga em resisência de 5 Ω, deermine: As ensões de pico, média e eficaz na carga; As correnes de pico, média e eficaz na carga; A poência média na carga; A ensão máxima sobre a chave; As perdas na chave EP 02) Considerando o circuio da Figura 23 operando com um ransisor 2N2222, razão cíclica de 40%, frequência de chaveameno de 20 khz, a ensão de enrada é 12 V, a carga em resisência de 5 Ω, deermine: As ensões de pico, média e eficaz na carga; As correnes de pico, média e eficaz na carga; A poência média na carga; A poência dissipada no ransisor durane sua condução; Os empos de comuação, condução e bloqueio do ransisor S 1 i o Figura 23 Circuio para exercício proposo 02 EP 03) Desenhe as principais formas de onda para o exemplo resolvido 01 (ER 01) EP 04) Desenhe as principais formas de onda para o exemplo resolvido 02 (ER 02) EP 05) Simule o circuio do exemplo resolvido 01 (ER 01) no sofware Psim e compare os resulados obidos no simulador com os calculados EP 06) Simule o circuio do exemplo resolvido 02 (ER 02) no sofware Mulisim e compare os resulados obidos no simulador com os calculados EP 07) Simule o circuio do exercício proposo 02 (EP 02) no sofware Mulisim e compare os resulados obidos no simulador com os calculados

20 20 6 Laboraório 61 Inrodução Esa aividade de laboraório em por objeivo exerciar o coneúdo esudado nesa aula (capíulo), especificamene sobre o esudo de conversores cccc no que concerne ao seu princípio de funcionameno Em sínese, objeivase: Monar um conversor cccc simples; Implemenar moduladores de largura de pulso (PWM) no Arduino; Enender os princípios básicos de conversores cccc; Realizar medições no circuio; Observar as formas de onda sobre os elemenos do circuio 62 Modulação Por Largura de Pulsos no Arduino Inicialmene, leia o uorial sobre PWM com o Arduino disponível em: hp://wwwarduinocc/en/tuorial/pwm A seguir, implemene um programa simples para gerar sinais PWM na saída do Arduino, observe o sinal gerado no osciloscópio e anoe os valores medidos na Tabela 3 Você pode uilizar um pino PWM do Arduino para cada valor de razão cíclica desejada Tabela 3 PWM simples no Arduino Variável Frequência do sinal gerado Razão cíclica para analogwrie(0) Razão cíclica para analogwrie(64) Razão cíclica para analogwrie(127) Razão cíclica para analogwrie(191) Razão cíclica para analogwrie(255) Valor medido Verifique a esabilidade do sinal gerado, ou seja, se o mesmo maném período e razão cíclica consanes ao longo do empo 63 Conversor CCCC Simples Mone na mariz de conaos o circuio mosrado na Figura 24 a seguir

21 21 A ensão de enrada (V in ) será de 15 V Conece um resisor de carga de 270 Ω Inicialmene verifique o correo funcionameno do circuio, observando a forma de onda na carga (V o ) com uma razão cíclica de 50% V i PWM in 2 4 PROFET Comando e Proeção 3 5 V o 1 gnd Figura 24 Circuio do conversor cccc A seguir alere a razão cíclica no Arduino conforme soliciado na Tabela 4, medindo a ensão de saída e anoando os valores, para poseriormene comparar com os cálculos realizados Tabela 4 Tensão média de saída no conversor cccc simples Variável Calculado Medido Erro Tensão média na saída para analogwrie(0) Tensão média na saída para analogwrie(64) Tensão média na saída para analogwrie(127) Tensão média na saída para analogwrie(191) Tensão média na saída para analogwrie(255) Conforme soliciado na Tabela 5, meça e anoe os valores das variáveis, comparando em seguida os resulados obidos com os cálculos aneriores Tabela 5 Razão cíclica no conversor cccc simples Variável Calculado Medido Erro T on para analogwrie(64) T off para analogwrie(64) D para analogwrie(64) T on para analogwrie(191) T off para analogwrie(191) D para analogwrie(191) Em odas as medições realizadas, calcule o erro (desvio percenual) enre o valor calculado (eórico) e o valor medido (experimenal), uilizando a expressão:

22 22 ε = Valor eórico Valor experimenal Valor eórico 100% 64 Análise dos Resulados 1) Esboce as formas de onda observadas no osciloscópio na Figura 25 2) Compare os valores medidos com os valores calculados no ensaio realizado e explique a razão das discrepâncias (erros de grande ampliude), caso enham ocorrido analogwrie(64) analogwrie(191) vi ( ) v ( ) o vi ( ) v ( ) o d( ) d( ) 0 T s 2 T s 3 T s 2 2 T s 0 T s 2 T s 3 T s 2 Figura 25 Principais formas de onda do conversor cccc simples 2 T s 7 Referências [1] BARBI, I Elerônica de poência Florianópolis: Edição do Auor, 2005 [2] AHMED, A Elerônica de poência São Paulo: Prenice Hall, 2000 [3] MELLO, J L A Projeos de fones chaveadas São Paulo: Érica, 1987 [4] MOHAN, N Power Elecronic Converers, Applicaion and Design New York: IEWilwy, 2003 [5] PRESSMAN, A I Swiching Power Supply Design New York: McGraw Hill, 1998 [6] BARBI, Ivo Projeo de Fones Chaveadas 2ª Edição Revisada, Florianópolis, 2006 [7] ERICKSON, Rober W Fundamenals of Power Elecronics New York, EUA Chapman & Hall, 1997 [8] POMILIO, J A Noas de aula de Graduação São Paulo, SP UNICAMP, 2013