Conversores CC-CC: Buck, Boost e Buck-Boost

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Acionamentos 
Eletroeletrônicos
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Esp. Alexandre Leite Nunes 
Revisão Textual:
Aline Gonçalves
Choppers
Choppers
• Estudar os conversores de CC-CC. 
OBJETIVO DE APRENDIZADO 
• Topologia dos Conversores CC-CC;
• Conversor Buck;
• Conversor Boost;
• Conversor Buck-Boost;
• Conversor Flyback;
• Fontes Chaveadas.
UNIDADE Choppers
Topologia dos Conversores CC-CC 
Nesta unidade, trataremos de alguns tipos de conversores CC-CC. Os conversores 
são, essencialmente, circuitos eletrônicos que regulam o valor da tensão de saídas de 
fontes de corrente continua CC, por exemplo, baterias, retificadores, geradores foto-
voltaicos ou até mesmo células de combustível a hidrogênio, entre outros. As confi-
gurações dos conversores tratados aqui servem de base para todos os outros tipos de 
conversores disponíveis no mercado. 
De forma resumida, conversores CC-CC são circuitos eletrônicos formados por 
transistores e diodos de potência operando como interruptores, juntamente com in-
dutores e capacitores, controlando o fluxo de potência de uma fonte de entrada para 
uma fonte de saída. 
RL
1
Figura 1 – Circuito básico do conversor geral
Fonte: Acervo do Conteudista
V0
V1
Ton Ts
Figura 2 – Forma de onda de saída
Fonte: Acervo do Conteudista
Conversor Buck 
Este tipo de conversor é também conhecido como rebaixador de tensão ou step-do-
wn, pois a tensão de saída é sempre menor que a tensão de entrada (VO>VE). Nesse 
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circuito, a tensão de entrada VE é chaveada pelo transistor TR (Figura 1), se levarmos 
em conta que a tensão de saída VO é constante, pois vem de uma fonte com filtragem 
capacitiva, ao ripple na tensão de saída é praticamente desprezível.
VE
IT
TR
ID
D C
IO
VO
L
RL
Figura 3 – Circuito do conversor Buck
Fonte: Acervo do Conteudista
É possível notar, no circuito da Figura 1, que um circuito auxiliar é responsável 
pelo disparo do transistor TR (este circuito não é objetivo desse material), desta forma, 
quando o transistor TR está saturado polarizando inversamente o diodo D, a carga 
recebe toda a tensão de entrada VE (considerando os componentes envolvidos como 
ideais), fazendo circular uma corrente pelo indutor e carregando o capacitor C no 
momento em que o transistor TR entra em corte, o diodo D conduz dando continui-
dade à corrente do indutor e mantendo a tensão e corrente na saída constantes. Todo 
esse chaveamento causa uma interferência em alta frequência, que pode atrapalhar o 
funcionamento da fonte de outros circuitos alimentados por ela; a inclusão de algum 
tipo de filtro na entrada pode ser bastante resolutiva. 
Existem casos em que a corrente do indutor não se descarrega totalmente quando 
o diodo D entra em condução. Nessa situação, podemos dizer que o circuito está 
operando no modo contínuo, assim, a relação entre largura de pulso e tensão média 
de saída é bem definida. Caso a descarga esteja ocorrendo por completo, chamamos 
de modo descontínuo. 
Figura 4 – Formas de ondas típicas
Fonte: dsce.fee.unicamp.br 
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UNIDADE Choppers
As principais características do conversor Buck são: 
• Pode apenas diminuir a tensão na saída; 
• A corrente de saída tem boa qualidade; 
• A corrente na entrada é descontínua.
Conversor Boost 
O conversor Boost é também conhecido como elevador de tensão. Na Figura 5, 
temos o circuito eletrônico desse conversor.
VE
L
TR
C
VORL
Chaveamento
O
Figura 5 – Circuito do conversor Boost
Fonte: Avervo do Conteudista
O conversor Boost é comumente utilizado nas aplicações na quais a tensão de saída 
da fonte CC deve ser aumentada, como painéis fotovoltaicos, células a combustível e 
baterias, para, por exemplo, serem inseridas na rede de fornecimento de energia pública. 
Como podemos observar no circuito da Figura 5, quando o transistor TR está em 
saturação (fechado), o indutor L é alimentado com a tensão da fonte, colocando o diodo 
em situação de bloqueio, pois a tensão VO é menor que VE, quando TR fica cortado 
(aberto), a tensão acumulada no indutor (devido à propriedade da indutância) é enviada 
ao capacitor, elevando a tensão de saída, em uma espécie de dobrador de tensão.
Esse circuito eletrônico também opera na forma contínua ou descontínua, como 
o conversor Buck.
As principais características do conversor Boost são: 
• Pode apenas aumentar a tensão na saída; 
• A corrente de saída é descontínua; 
• A corrente na entrada tem boa qualidade.
Conversor Buck-Boost 
O conversor Buck-Boost, também conhecido como abaixador-elevador de tensão, 
é caracterizado por ter entrada em tensão e saída em tensão, conforme pode ser 
visto na Figura 6.
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VE
Q1
C1 VOL1
Chaveamento
D1
RL
10k
Figura 6 – Circuito básico do conversor Buck-Boost
Fonte: Acervo do Conteudista
No conversor com configuração Buck-Boost, a tensão de saída VO tem polarida-
de contrária à da tensão de entrada VE. Quando o transistor é ligado pelo circuito 
de disparo, manda a energia da fonte para o indutor, ficando o diodo inversamente 
polarizado, e a tensão de saída é dada pelo capacitor. No momento em que o tran-
sistor desliga, a corrente do indutor é conduzida pelo diodo, a energia armazenada 
em L é levada ao capacitor e à carga, respectivamente. 
Figura 7 – Circuito real de um conversor
Fonte: dsce.fee.unicamp.br
Figura 8 – Forma de onda do circuito Buck-Boost
Fonte: dsce.fee.unicamp.br
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UNIDADE Choppers
As principais características do conversor Buck-Boost são:
• É um conversor à acumulação de energia;
• Pode operar como elevador ou abaixador;
• A corrente de saída é descontínua;
• A corrente na entrada é descontínua.
Conversor Flyback
Nesse circuito, o componente magnético tem o comportamento de um indutor bi-
filar e não de um transformador, conforme sugere seu símbolo na Figura 9. Ao entrar 
em condução, o transistor ligado no negativo da fonte VE entrega energia ao indutor 
(P), onde ela fica armazenada enquanto o diodo fica inversamente polarizado; ao 
entrar em corte, uma perturbação ocorre no fluxo, gerando uma tensão em que seja 
possível estabelecer um circuito para a corrente, mantendo a continuidade do fluxo. 
L1
P : S
D1
C1 VO
+VE
Chaveamento
Figura 9 – Circuito do inversor Flyback
Fonte: Acervo do Conteudista
As principais características do conversor Flyback são:
• É um conversor à acumulação de energia; 
• A saída é isolada da entrada;
• Permite ajustar a razão cíclica de operação através da relação de transformação;
• Possibilita usar várias saídas; 
• Pode operar como elevador ou abaixador;
• A corrente de saída é descontínua; 
• A corrente na entrada é descontínua.
Formas de onda do conversor flayback: https://bit.ly/2TsxUQu
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Fontes Chaveadas
Uma fonte chaveada possui a capacidade de fornecer correntes elevadas e tensões 
reguladas sem a necessidade de um transformador, diferentemente das fontes line-
ares, que possuem como componente principal o transformador, responsável por 
rebaixar o valor da tensão do primário para o secundário. A grande vantagem de se 
utilizar uma fonte chaveada é a não necessidade do uso de um transformador, devido 
ao seu volume e peso, e baixa eficiência energética.
Figura 10 – Fonte chaveada
Fonte: Divulgação
Entrada
tensão
alternada
Saída
DC
Transformador Reti�cador Filtro Regulador
Figura 11 – Esquema elétrico da fonte linear
Fonte: Acervo do Conteudista
Observando a fonte da Figura 11, podemos descrever o funcionamento dela. 
Ao entrar a tensão no primário da fonte (transformador), essa tensão é levada por 
meio de indução eletromagnética para o secundário e, dependendo da relação de 
espiras, essa tensão é rebaixada (Figura 12-1); logo na sequência, essa tensão ain-
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UNIDADE Choppers
da alternada passa pelo circuito retificador, que a transforma em corrente contínua 
pulsante (Figura 12-3); essa tensão pulsante é levada até o capacitor, que a filtra, 
deixando-a muito próxima da tensão contínua pura, conforme Figura 12-5. Ao co-
nectarmos essa fonte a uma carga, apareceuma tensão de ripple (Figura 12-4) na 
saída, devido à queda da tensão e ineficiência do filtro capacitivo em manter a tensão 
de saída linear.
V
1
3
5
2
4
t
V
t
V
t
V
t
V
t
Figura 12 - Formas de onda para fontes lineares
Fonte: Acervo do Conteudista
O funcionamento das fontes chaveadas difere bastante do funcionamento das fon-
tes lineares. As fontes chaveadas controlam a tensão em uma carga abrindo e fechan-
do um circuito comutador, de modo a manter, pelo tempo de abertura e fechamento 
desse circuito, a tensão desejada. O responsável por essa abertura e fechamento é 
um transistor comandado por um circuito integrado. Esse transistor funciona como 
uma chave, controlando a tensão aplicada no circuito de carga.
Desta forma, o circuito de controle consegue saber se a tensão na carga caiu de-
vido a um aumento de consumo. Nesse momento, o oscilador faz com que seu ciclo 
ativo aumente, elevando a tensão de saída.
Esse processo de controle é denominado PWM (Pulse-Width Modulation, ou 
Modulação por Largura de Pulso) e possui várias vantagens quando o usamos em 
uma fonte chaveada.
Devido ao fato de a tensão de saída ser controlada em pulsos, existe uma economia 
de energia devido à baixa dissipação de potência. Isso significa que mesmo as fontes 
comutadas geram calor, mas ele é, muitas vezes, menor que as fontes comuns lineares.
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Em equipamentos como televisores e monitores de vídeo, as fontes chaveadas 
dispõem tanto de transistores bipolares de potência quanto de Power FETs. As fontes 
chaveadas se caracterizam pelo seu alto rendimento e por dissiparem pouca potên-
cia, não necessitando de grandes dissipadores de calor.
Rede de
Tensão
Alternada
Filtro
de
Linha
Reti�cador
e Filtro
Interruptor
Eletrônico
Transformador
Isolador
de Alta
Frequência
Reti�cador
e �ltro
de Alta
Frequência
Saída
Circuitos
de Comando
e de
Proteção
Controle
de Alta
Frequência
(PWM)
Tensão de Referência
Figura 13 – Esquema em blocos da fonte chaveada
Fonte: Acervo do Conteudista
Circuito eletrônico de uma Fonte chaveada: https://bit.ly/3ebembn
Vantagens: 
• Peso reduzido;
• Tamanho reduzido;
• Melhor eficiência;
• Menos dissipação de calor.
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UNIDADE Choppers
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Livros
Eletrotécnica Geral: Teoria e Exercícios Resolvidos
FRANCISCO, F. Eletrotécnica geral: teoria e exercícios resolvidos. 2. ed. Barueri, 
SP: Manole, 2006. (e-book)
Projetos de Circuitos Analógicos
FRANCO, S. Projetos de circuitos analógicos. 1. ed. São Paulo: McGraw Hill, 
2016. (e-book)
MATLAB com Aplicações em Engenharia
GILAT, A. MATLAB com aplicações em engenharia. 4. ed. Porto Alegre, RS: 
Bookman, 2006. (e-book)
Análise de Circuitos
MARIOTTO, P. A. Análise de circuitos. 1. ed. São Paulo: Prentice-Hall, 2003. (e-book)
Análise de Circuitos Elétricos
MARIOTTO, P. A. Análise de circuitos elétricos. 2. ed. São Paulo: Prentice Hall, 
2003. (e-book)
 Vídeos
MOSFET’s – Entenda de vez
Veja no vídeo como funciona um transistor MOSFET (acrônimo de Metal Oxide 
Semiconductor Field Effect Transistor, ou transistor de efeito de campo metal - 
óxido - semicondutor – TECMOS). 
https://youtu.be/SKAFmhub13I
TRIAC e DIAC – Tiristores – O que são e como funcionam
https://youtu.be/GBxwM8ROV7k
Controle de Potência AC com TRIAC e Arduino
No vídeo, você verá “como efetuar o controle do ângulo de disparo de um TRIAC 
a partir de um microcontrolador. São mostrados dois circuitos de sincronismo 
e um circuito para controle do TRIAC e alguns cálculos necessários para bem 
dimensionar os componentes” (JAIR JUNIOR, 2014).
https://youtu.be/h5QpmV4AqAk
 Leitura
Introdução aos Conversores CC-CC 
Neste trabalho apresentam-se os principais conversores CC-CC, com o objetivo 
de introduzir o estudante da disciplina de Eletrônica de Potência II no estudo dos 
conversores CC-CC, bem como dos principais fundamentos teóricos envolvidos na 
concepção e análise destes conversores” (PETRY, 2001).
https://bit.ly/2z8QshX
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Referências
AHMED, A. Eletrônica de potência. São Paulo: Ed. Pearson Prentice Hall, 2009. 
FERREIRA, F. F. Eletrónica I. Capítulo 5 – Transístores de efeito de campo. Faculdade 
de Engenharia da Universidade do Porto, jan. 1999. Disponível em: <https://paginas.
fe.up.pt/~fff/Homepage/Ficheiros/E1_Cap5.pdf>. Acesso em: 11 mar. 2019. 
RASHID, M. H. Eletrônica de potência: circuitos, dispositivos e aplicações. São 
Paulo: Makron Books do Brasil, 1999.
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