Eletrônica de Potência II Capítulo 3. Prof. Cassiano Rech

Transcrição

1 Eletrônica de Potência II Capítulo 3 cassiano@ieee.org 1

2 Conversores CC-CC Isolados Flyback Forward Conversores em ponte isolados Meia-ponte Ponte completa Push-pull

3 Conversor em meia-ponte (half-bridge): Estrutura básica Aplicações de maior potência, quando comparado com o flyback e o forward Derivado do conversor buck Tensão do barramento CC deve ser dividida em duas tensões iguais Razão cíclica é limitada em 0,5 Não existe necessidade de incluir um circuito para desmagnetização do núcleo i v a C R S D D 4 3

4 Conversor em meia-ponte (half-bridge): Etapas de operação 1ª etapa: O interruptor é acionado e a tensão no enrolamento primário é igual à /. O diodo está diretamente polarizado, ocorrendo a carga linear do indutor e transferência de energia para a carga. O diodo D 4 está reversamente polarizado e, portanto, bloqueado i v a C R S D D 4 4

5 Conversor em meia-ponte (half-bridge): Etapas de operação ª etapa: Os dois interruptores estão abertos e a tensão no primário (e nos secundários) cai a zero. O diodo D 4 é diretamente polarizado. Cada diodo, e D 4, conduz metade da corrente do indutor nesta etapa de roda livre. i v a C R S D D 4 5

6 Conversor em meia-ponte (half-bridge): Etapas de operação 3ª etapa: O interruptor S é acionado e a tensão no enrolamento primário é igual à - /. O diodo D 4 está diretamente polarizado, ocorrendo a carga linear do indutor e transferência de energia para a carga. O diodo está reversamente polarizado e, portanto, bloqueado i v a C R S D D 4 6

7 Conversor em meia-ponte (half-bridge): Etapas de operação 4ª etapa: Os dois interruptores estão abertos e a tensão no primário (e nos secundários) cai a zero. O diodo é diretamente polarizado. Cada diodo, e D 4, conduz metade da corrente do indutor nesta etapa de roda livre. i v a C R S D D 4 7

8 Conversor em meia-ponte (half-bridge): Formas de onda 8

9 Conversor em meia-ponte (half-bridge): Ganho estático (condução contínua) v ( t ) Vin N S o N V P DT t V o T O valor médio da tensão na indutância é nulo: ( 1 D) Vin N S Vo DT Vo T = NP 0 V V o in = D N N S P onde: D é a razão entre o tempo de condução t on e o período de comutação do interruptor (T). 9

10 Conversor em meia-ponte (half-bridge): Capacitor série Desigualdades nas fontes de tensão de entrada ou nos tempos de comutação dos interruptores podem provocar o aparecimento de uma componente contínua na tensão e, conseqüentemente, na corrente no primário Essa corrente contínua provocaria a saturação do núcleo e uma provável falha no conversor Assim, nos conversores half-bridge e full-bridge é comum empregar-se um capacitor em série com o primário do transformador para impedir a circulação de componentes contínuas de corrente É importante que seja empregado um capacitor para tensão alternada de baixas perdas (polipropileno) C S CS = π f 4 N P N S 10

11 Conversor em ponte completa (full-bridge): Estrutura básica Também derivado do conversor buck Aplicações de maior potência, quando comparado com o half-bridge Possui um maior número de semicondutores, mas são submetidos a menores esforços de tensão ou corrente Razão cíclica é limitada em 0,5 Não existe necessidade de incluir um circuito para desmagnetização do núcleo D 5 S 3 C S i v a C R S D S 4 D 4 D 6 11

12 Conversor em ponte completa (full-bridge): Etapas de operação 1ª etapa: Os interruptores e S 4 são acionados e a tensão no enrolamento primário é igual à. O diodo D 5 está diretamente polarizado, ocorrendo a carga linear do indutor e transferência de energia para a carga. O diodo D 6 está reversamente polarizado e, portanto, bloqueado D 5 S 3 C S i v a C R S D S 4 D 4 D 6 1

13 Conversor em ponte completa (full-bridge): Etapas de operação ª etapa: Todos os interruptores estão abertos e a tensão no primário (e nos secundários) cai a zero. O diodo D 6 é diretamente polarizado. Cada diodo, D 5 e D 6, conduz metade da corrente do indutor nesta etapa de roda livre. D 5 S 3 C S i v a C R S D S 4 D 4 D 6 13

14 Conversor em ponte completa (full-bridge): Etapas de operação 3ª etapa: Os interruptores S e S 3 são acionados e a tensão no enrolamento primário é igual à -. O diodo D 6 está diretamente polarizado, ocorrendo a carga linear do indutor e transferência de energia para a carga. O diodo D 5 está reversamente polarizado e, portanto, bloqueado D 5 S 3 C S i v a C R S D S 4 D 4 D 6 14

15 Conversor em ponte completa (full-bridge): Etapas de operação 4ª etapa: Todos os interruptores estão abertos e a tensão no primário (e nos secundários) cai a zero. O diodo D 5 é diretamente polarizado. Cada diodo, D 5 e D 6, conduz metade da corrente do indutor nesta etapa de roda livre. D 5 S 3 C S i v a C R S D S 4 D 4 D 6 15

16 Conversor em ponte completa (full-bridge): Formas de onda 16

17 Conversor em ponte completa (full-bridge): Ganho estático (condução contínua) v ( t ) V in N S N P V o DT t V o T O valor médio da tensão na indutância é nulo: ( 1 D) N S Vin Vo DT Vo T = NP 0 V V o in = D N N S P onde: D é a razão entre o tempo de condução t on e o período de comutação do interruptor (T). 17

18 Bibliografia I. Barbi, Conversores CC-CC Básicos Não Isolados. I. Barbi, Projetos de fontes chaveadas R. W. Erickson, D. Maksimovic, Fundamentals of Power Electronics, Second edition. Mohan et. all., Power Electronics: Converters, applications and design, Second edition. 18