TEORIA DE CIRCUITOS CHAVEADOS (Unidade 2)

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1 MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA TÉCNICO EM MECATRÔNICA DISCIPLINA: ELETRÔNICA INDUSTRIAL TEORIA DE CIRCUITOS CHAVEADOS (Unidade 2) 1

2 FATORES DE DESEMPENHO 2

3 Fatores de Desempenho O que são?? Índices numéricos capazes de indicar o comportamento de um circuito; Podem variar de acordo com o tipo de circuito, além da aplicação adotada; Importantes na consolidação de um circuito comercialmente. Rendimento é um dos principais fatores de desempenho!! 3

4 Fatores de Desempenho Rendimento (η) Relação entre a potência de saída e a potência de entrada; Demonstra quão bem a energia drenada da rede esta sendo utilizada; Idealmente, os circuitos elétricos deveriam apresentar um rendimento de 100%. PO %.100 P i P o = Potência de saída útil. P i = Potência de entrada. Na prática, um circuito com rendimento de 100% não existe, visto que sempre há perdas de energia envolvida! 4

5 CIRCUITOS CHAVEADOS 5

6 Introdução Qual a forma mais simples de reduzir um tensão elétrica CC? Divisor resistivo (divisor de tensão): Cálculo da tensão de saída do divisor resistivo V o = V in R o R 1 + R o η = P o P in Mas e qual o problema?? η = V o. I V in. I η = V o V in Baixo Rendimento!! 6

7 Introdução Fundamentos Iniciais Circuitos chaveados são aqueles que utilizam chaves (interruptores); Foram desenvolvidos a partir da necessidade de processar a energia de forma eficiente (alto rendimento). Transformador somente funciona com tensões alternadas Para tensões contínuas, pode-se utilizar conversor estáticos Mas o que é um conversor estático?? 7

8 Introdução Conversores Estáticos Circuito eletrônico formado por elementos passivos e ativos; Passivos Capacitores, indutores, resistores Ativos Semicondutores controlados (MOSFET, IGBT...) Elevado rendimento; Controle do fluxo de energia entre entrada e saída. 8

9 Introdução Conversores Estáticos - Aplicações Fontes de computadores; Equipamentos de telecomunicações; Carregadores de bateria; No-Breaks; Estabilizadores; Etc... 9

10 Conversores Estáticos Princípio Básico de Operação Princípio da comutação (interruptores). Ton Representa o tempo em que o interruptor fica fechado T Corresponde ao período de comutação do interruptor A relação entre o tempo Ton e o período T é chamado de Razão-Cíclica (D)!! D = T on T 10

11 Conversores Estáticos Princípio Básico de Operação A transferência de potência é controlada pelo próprio interruptor. Análise baseada em valores médios!!! V o = V i. T on V o = V i. D. T A tensão de saída V o depende da Razão- Cíclica e da frequência!!! 11

12 Conversores Estáticos Princípio Básico de Operação A forma de onda disponível na carga deve ser contínua e constante. Necessidade de inserir Filtros Passa-Baixas no circuito!!! 12

13 FILTRO PASSA-BAIXAS 13

14 Conversores Estáticos Filtro Passa-Baixa Circuito formado por elementos passivos (indutores e capacitores); Mas o que faz um Filtro?? Responsável por suprimir determinadas frequências; Faz um tipo de limpeza em uma forma de onda. Entrada Saída 14

15 Conversores Estáticos Filtro Passa-Baixa Qualquer forma de onda periódica pode ser reproduzida por um somatório infinito de senos e cossenos em diferentes frequências: Teorema de Fourier!!! Formas de onda senoidais em diferentes frequências e amplitudes!! 15

16 Conversores Estáticos Filtro Passa-Baixa Qualquer forma de onda periódica pode ser reproduzida por um somatório infinito de senos e cossenos em diferentes frequências: Somatório infinito de senóides, em diferentes frequências, gera um forma de onda quadrada! 16

17 Um exemplo típico Sinal de Áudio: Sinal de áudio Conversores Estáticos Filtro Passa-Baixa Filtro Passa-Baixas Agudos: 4 khz até 18 khz Médios: 200 Hz até 3 khz Graves: 32 Hz até 200 Hz Graves: 32 Hz até 200 Hz Após passar pelo filtro, o alto-falante só reproduzirá os Graves do sinal de áudio! 17

18 Conversores Estáticos Mas Como o Filtro Atua no Conversor Estático??? Situação sem filtro: Situação com filtro: Filtro Passa-Baixas 18

19 Conversores Estáticos Principais Tipos Conversor Buck (abaixador) Conversor Boost (elevador) Conversor Buck-Boost (abaixador-elevador) Conversor Flyback (abaixador-elevador) 19

20 Até a Próxima Aula!! 20