379037-04_-_Buck-AnaliseSintese

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Tiago C. de Araújo
Buck Converter
(Análise e Síntese)
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Sumário
2
Análise
Modelagem do circuito
Cálculo de grandezas
Síntese
Cálculo de elementos discretos
Modo Contínuo
Análise
3
Modos de Condução
3
Análise
4
4
Análise
5
5
Análise
6
6
Análise
7
7
Análise
8
8
Análise - Exemplo
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Um conversor Buck apresenta as seguintes características:
L = 24 μH
Vin = 20 V
D = 0,6
P = 14 W
f = 200kHz
Calcular:
Tensão na saída e sua forma de onda;
Corrente na saída e sua forma de onda;
Corrente na entrada e sua forma de onda;
Resistência de carga;
Forma de onda da tensão no indutor;
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Síntese
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A síntese, ou projeto, do “step-down” (Buck) baseia-se na manutenção do modo de operação contínuo.
O modo contínuo apresenta uma relação linear entre a tensão de saída e a de entrada, facilitando o controle do circuito
Utiliza as mesmas equações da análise, invertendo apenas a variável-objetivo.
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Síntese
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Síntese
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Síntese
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Síntese
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Indutância
Podemos encontrar a indutância a partir da frequência de chaveamento pré-determinada; ou
(Solução utilizada quando se há limitação no tempo de resposta das chaves controladas)
Encontrar a frequência de chaveamento a partir de uma indutância pré-determinada
(Solução utilizada quando se há limitação de valores de indutores)
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Síntese
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Indutância
Ainda, a corrente mínima deve ser superior à zero (modo de condução contínua);
Quanto menor a corrente mínima, maior o pico de corrente na carga (e na entrada);
As condições de Síntese dependem muito da aplicação em questão.
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Síntese
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Síntese
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Capacitância
O capacitor em paralelo à carga tem o efeito de reduzir eventuais oscilações na carga (ripple) oriundas do chaveamento.
É desejável C → ∞
Situação ideal.
Para o caso real, utiliza-se o maior capacitor disponível dentro da faixa de tensão.
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Síntese - Exemplo
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Projetar um Conversor Buck que atenda às seguintes condições:
P = 5 W;
RL = 500 Ω;
Modo de operação Contínuo
Vin = 70 V
Fornecer duas soluções:
Encontrar indutância para f = 1kHz;
Encontrar frequência de chaveamento para L = 1mH;
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Tiago C. de Araújo
Choppers – DC/DC Converters
(Buck Converter)
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