Conversores cc-cc introdução e buck

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UNIVERSIDADE DA INTEGRAÇÃO INTERNACIONAL DA LUSOFONIA AFRO-BRASILEIRA
INSTITUTO DE ENGENHARIA E DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL
CURSO DE ENGENHARIA DE ENERGIAS
CONVERSORES CC-CC:
BUCK, BOOST, BUCK-BOOST, CÚK, SEPIC
Prof.ª Ranoyca Nayana Alencar Leão e Silva Aquino.
INTRODUÇÃO
Conversores Estáticos
•
•
•
•
Conversores
Conversores
Conversores
Conversores
ca-cc (Retificadores)
cc-cc (Choppers e fontes cc chaveadas)
cc-ca (Inversores)
ca-ca (Chaves ca)
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OBJETIVOS
1. Contextualizar e entender a importância dos
conversores CC-CC;
2. Analisar qualitativamente os conversores:
 princípio de operação;
 principais formas de onda e características, operando
em modo de condução contínua;
3. Analisar quantitativamente as estruturas obtendo 
as equações que descrevem cada etapa.
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INTRODUÇÃO
• O que são os conversores CC-CC
– Circuitos que realizam uma conversão de uma tensão contínua em uma
contínua de outro valor.
• Para que são utilizados os conversores CC-CC
–
–
Carregador de baterias
Compor um barramento CC
• O que é um conversor chopper
– Converte uma tensão CC em outra CC, porém variável, através do
chaveamento feito pelo tiristor e é controlada pelo tempo ton ou pelo toff.
Mudando algum desses parâmetros, muda-se o ciclo de trabalho, que é a
relação entre a tensão de saída e a tensão de entrada.
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INTRODUÇÃO
• Princípio de operação de um chopper
Circuito chopper Sinais de controle
Diagrama de blocos
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INTRODUÇÃO
• Princípio de operação de um chopper
Circuito chopper Sinais de controle
Sinais de controle
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CHOPPER
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INTRODUÇÃO
•

Vantagens:
Topologias e propriedades bem compreendidas e disponíveis em 
vasta literatura;
Pequeno número de componentes; 
Alta eficiência;
Frequência de operação constante (modulação PWM); 
Controle relativamente simples (disponibilidade de circuitos
integrados comerciais para os controladores);
Podem atingir altas razões de conversão (tanto para abaixar como 
para elevar).





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INTRODUÇÃO
•


Desvantagens:
Perdas nas chaves aumentam com a frequência de chaveamento; 
Geram interferência eletromagnética (EMI) no chaveamento.
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INTRODUÇÃO
Em diversas aplicações industriais faz-se necessária a conversão
de uma tensão contínua em uma contínua de outro valor, que
tenha valor regulado, ou seja, cujo nível de tensão não sofra
mudanças, mesmo com variação na carga ou na fonte.
Essa conversão é realizada através de estruturas estáticas
chamadas conversores cc-cc ou “choppers”.
Sua larga aplicação é devido à facilidade de implementação, alta
eficiência, excelente resposta e operação com frequência
constante.
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INTRODUÇÃO
Assim, serão apresentados os principais conversores cc-cc não
isolados, suas topologias, princípios de operação e principais
formas de onda, operando em modo de condução contínua e sem
perdas.
1. Conversor Buck
2. Conversor Boost
3. Conversor Buck-boost
4. Conversor Cúk
5. Conversor Sepic
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INTRODUÇÃO
CONVERSOR BUCK
• Conversor Buck – Abaixador de tensão
• Principais características:
Tensão de saída menor que tensão de entrada;
Tensão de saída conserva a mesma polaridade da
tensão de entrada;
Corrente de entrada é descontínua;
Variação da corrente na carga é limitada pelo 
indutor;
Corrente na carga tem ondulação desprezível.
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CONVERSOR BUCK
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Este conversor apresenta duas etapas de operação:
1ª Etapa: Quando a chave S está ligada.
Durante esta etapa, a corrente flui da fonte para a carga através de L.
Equacionamento da 1ª etapa:
CONVERSOR BUCK
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Este conversor apresenta duas etapas de operação:
2ª Etapa: Quando a chave S é desligada.
Durante a 2ª etapa, o diodo entra em condução devido a energia armazenada 
no indutor L.
Equacionamento da 2ª etapa:
CONVERSOR BUCK
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Tem-se então pelo princípio de conservação de energia:
CONVERSOR BUCK
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A partir do período de chaveamento, obtem-se a equação que 
descreve a ondulação de corrente no indutor:
CONVERSOR BUCK
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A partir do período de chaveamento, obtem-se a equação que 
descreve a ondulação de corrente no indutor:
CONVERSOR BUCK
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A ondulação de tensão 
no capacitor:
CONVERSOR BUCK
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Ondulação de corrente no indutor e ondulação de tensão no 
capacitor:
CONVERSOR BUCK
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Corrente média no indutor e carga; Corrente máxima e mínima 
no indutor e potência de saída.
CONVERSORES CC-CC
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CONVERSORES CC-CC
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CONVERSORES CC-CC
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EXERCÍCIO / SIMULAÇÃO
Tarefa: Resolva o exercício e realize a simulação para fixação do 
conteúdo abordado.
Um conversor Buck tem tensão de entrada de 12V. A tensão
média desejada na saída é de 5V, e a ondulação de tensão de
saída é de 20mV. A frequência de chaveamento é de 25kHz. Se a
ondulação da corrente for de 0,8 determine:
a) A razão cíclica
b) A indutância do filtro
c) A capacitância do filtro
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CONCLUSÃO DA AULA
• Exposto na aula
– Contextualização, importância e definição
conversor CC-CC;
Conversor Buck;
dos principais
–
– Princípio de funcionamento, principais formas de onda,
características e equacionamento do conversor Buck.
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BIBLIOGRAFIA
[1] RASHID, M. H., “Eletrônica de Potência - Circuitos, Dispositivos e
Aplicações”, Makron Books, 3a Edição, 1999.
[2] BARBI, I., MARTINS, D.C., “Conversores CC-CC Básicos Não
Isolados”, Edição dos Autores. Florianópolis-SC, 2000;
[3]
em
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http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/CAP1.pdf Acesso
25 de setembro de 2012.
MOHAN, N., UNDELAND, T., ROBBINS, W., “Power Electronics:
Converters, Applications and Design”. John Wiley & Sons, 2nd Edition,
1994.
[5] AHMED, A., “Eletrônica de Potência”, Prentice-hall, 1a Edição,
2000.
[6] Chryssis, G.: “High Frequency Switching Power Supplies: Theory 
and design”. McGraw-Hill, New York, 1984.
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http://www.dsce.fee.unicamp.br/~