AULA 13 - EXEMPLO - Conversor step-down

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CONVERSOR STEP-
DOWN
EXEMPLO
19/10/2020 PROF. MARCO CHICANO MAEL 2
Exercício 3: Um conversor DC-DC do tipo step-
down deve possuir as seguintes características:
■ Faixa de tensão de entrada: de 10 a 15 V;
■ Corrente máxima de saída: 500 mA;
■ Tensão de saída: 9 V;
■ Máxima tensão de Ripple de saída: 250 mVpp;
■ Frequência de trabalho: 35 kHz;
■ R1; 82 kΩ;
■ Vf: 0,7 V;
■ Vsat: 0,3 V
1910/2020 PROF. MARCO CHICANO MAEL 3
Pede-se:
a-) Relação gráfica ton/toff em função do tempo;
b-) Período;
c-) toff;
d-) ton;
e-) Capacitor de tempo;
f-) Corrente de pico;
g-) Resistor shunt;
h-) Indutância mínima;
i-) Capacitor de saída;
J-) Cálculo de R2.
1910/2020 PROF. MARCO CHICANO MAEL 4
1-) RELAÇÃO Ton e Toff
𝑇𝑂𝑁
𝑇𝑂𝐹𝐹
= 
𝑉𝑂𝑈𝑇 + 𝑉𝐹
𝑉𝐼𝑁 − 𝑉𝑆𝐴𝑇 − 𝑉𝑂𝑈𝑇
𝑇𝑂𝑁
𝑇𝑂𝐹𝐹
=
T = 
1
𝐹
→ T =
1910/2020
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MAEL
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1-) RELAÇÃO Ton e Toff
𝑇𝑂𝑁
𝑇𝑂𝐹𝐹
= 
𝑉𝑂𝑈𝑇 + 𝑉𝐹
𝑉𝐼𝑁 − 𝑉𝑆𝐴𝑇 − 𝑉𝑂𝑈𝑇
𝑇𝑂𝑁
𝑇𝑂𝐹𝐹
= 
9 𝑉 + 0,7 𝑉
10 𝑉 − 0,3 𝑉− 9 𝑉
𝑻𝑶𝑵
𝑻𝑶𝑭𝑭
= 
T = 
1
𝐹
→ T = 
1
35 𝑘𝐻𝑧
→
T = 
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MAEL
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1-) RELAÇÃO Ton e Toff
𝑇𝑂𝑁
𝑇𝑂𝐹𝐹
= 
𝑉𝑂𝑈𝑇 + 𝑉𝐹
𝑉𝐼𝑁 − 𝑉𝑆𝐴𝑇 − 𝑉𝑂𝑈𝑇
𝑇𝑂𝑁
𝑇𝑂𝐹𝐹
= 
9 𝑉 + 0,7 𝑉
10 𝑉 − 0,3 𝑉− 9 𝑉
𝑻𝑶𝑵
𝑻𝑶𝑭𝑭
= 13,857
T = 
1
𝐹
→ T = 
1
35 𝑘𝐻𝑧
→
T = 28,57 µs 
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MAEL
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3-) toff
𝑡𝑂𝐹𝐹 = 
𝑇
𝑡𝑂𝑁
𝑡𝑂𝐹𝐹
+ 1
𝑡𝑂𝐹𝐹 =
4-) ton
𝑡𝑜𝑛 = T − 𝑡𝑜𝑓𝑓
𝑡𝑜𝑛 = 
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MAEL
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3-) toff
𝑡𝑂𝐹𝐹 = 
𝑇
𝑡𝑂𝑁
𝑡𝑂𝐹𝐹
+ 1
𝑡𝑂𝐹𝐹 = 
28,57 µ𝑠
13,857 + 1
𝒕𝑶𝑭𝑭 = 
4-) ton
𝑡𝑜𝑛 = T − 𝑡𝑜𝑓𝑓
𝑡𝑜𝑛 = 28,57 µs − 1,92 µs
𝑡𝑜𝑛 = 
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MAEL
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3-) toff
𝑡𝑂𝐹𝐹 = 
𝑇
𝑡𝑂𝑁
𝑡𝑂𝐹𝐹
+ 1
𝑡𝑂𝐹𝐹 = 
28,57 µ𝑠
13,857 + 1
𝒕𝑶𝑭𝑭 = 1,92 µs
4-) ton
𝑡𝑜𝑛 = T − 𝑡𝑜𝑓𝑓
𝑡𝑜𝑛 = 28,57 µs − 1,92 µs
𝑡𝑜𝑛 = 26,65 µs
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MAEL
10
5 -) RELAÇÃO GRÁFICA 
Ton /Toff
.
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MAEL
11
0
0
26,65 28,57 t (µs)
ton/toff
10
9
6-) CAPACITOR DE TEMPO
𝐶𝑇 = 40 . 10 − 6 . 𝑡𝑜𝑛
𝐶𝑇 = 
𝐶𝑇𝐴𝐷𝑂𝑇𝐴𝐷𝑂 =.
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6-) CAPACITOR DE TEMPO
𝐶𝑇 = 40 . 10 − 6 . 𝑡𝑜𝑛
𝐶𝑇 = 40 . 10 − 6 . 26,65 µ𝑠
𝐶𝑇 = 1,06 nF
𝐶𝑇𝐴𝐷𝑂𝑇𝐴𝐷𝑂 = 1 nF/50 V
𝐶𝑇𝐴𝐷𝑂𝑇𝐴𝐷𝑂 = PLATE OU 
POLIÉSTER METALIZADO.
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7-) Corrente de pico máxima (A)
𝐼𝑃𝑘 = 2 . 𝐼𝑂𝑈𝑇
𝐼𝑃𝑘 = 
.
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7-) Corrente de pico máxima (A)
𝐼𝑃𝑘 = 2 . 𝐼𝑂𝑈𝑇
𝐼𝑃𝑘 = 2 . 500 𝑚𝐴
𝐼𝑃𝑘 = 1 A
.
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8-) Resistor Shunt (Ω)
𝑅𝑆𝐻 = 
0,3
𝐼𝑃𝑘
 →
𝑹𝑺𝑯𝑨𝑫𝑶𝑻𝑨𝑫𝑶 = 
𝑃𝑅𝑆𝐻 = 𝑅𝑆𝐻 . 𝐼𝑃𝐾²
𝑃𝑅𝑆𝐻 =
𝑹𝑺𝑯𝑨𝑫𝑶𝑻𝑨𝑫𝑶 = 
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.
8-) Resistor Shunt (Ω)
𝑅𝑆𝐻 = 
0,3
𝐼𝑃𝑘
 → 𝑅𝑆𝐻 = 
0,3
1 𝐴
𝑹𝑺𝑯 = 300 mΩ
𝑹𝑺𝑯𝑨𝑫𝑶𝑻𝑨𝑫𝑶 = 300 mΩ 
𝑃𝑅𝑆𝐻 = 𝑅𝑆𝐻 . 𝐼𝑃𝐾²
𝑃𝑅𝑆𝐻 = 300 𝑚Ω. 1²
𝑷𝑹𝑺𝑯 = 𝟑𝟎𝟎 𝒎𝑾
𝑹𝑺𝑯𝑨𝑫𝑶𝑻𝑨𝑫𝑶 = 300 mΩ / Τ𝟏
𝟐 W
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.
9 -) Indutor mínimo (H)
𝐿 =
𝑉𝐼𝑁𝑀í𝑁 − 𝑉𝑆𝐴𝑇 − 𝑉𝑂𝑈𝑇
𝐼𝑃𝐾
. 𝑡𝑜𝑛
L=
𝑳𝑨𝑫𝑶𝑻𝑨𝑫𝑶 =
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.
9 -) Indutor mínimo (H)
𝐿 =
𝑉𝐼𝑁𝑀í𝑁 − 𝑉𝑆𝐴𝑇 − 𝑉𝑂𝑈𝑇
𝐼𝑃𝐾
. 𝑡𝑜𝑛
𝐿 =
10 𝑉−0,3 𝑉−9 𝑉
1 𝐴
. 26,65 µs
𝐿 = 18,65 µH
𝑳𝑨𝑫𝑶𝑻𝑨𝑫𝑶 = 22 µH / 2A
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.
9-) Capacitor de saída (F)
𝐶𝑂 = 
𝐼𝑃𝑘 . 𝑇
8 . 𝑉𝑅𝐼𝑃𝑃𝐿𝐸
𝐶𝑂 =
𝐶𝑂𝐴𝐷𝑂𝑇𝐴𝐷𝑂 = 
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.
9-) Capacitor de saída (F)
𝐶𝑂 = 
𝐼𝑃𝑘 . 𝑇
8 . 𝑉𝑅𝐼𝑃𝑃𝐿𝐸
𝐶𝑂 = 
1 𝐴 . 28,57 µ𝑠
8 .250 𝑚𝑉𝑝𝑝
𝐶𝑂 = 14,28 µF
𝐶𝑂𝐴𝐷𝑂𝑇𝐴𝐷𝑂 = 15 µf / 16 V
𝐶𝑂𝐴𝐷𝑂𝑇𝐴𝐷𝑂 = Eletrolítico
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MAEL
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.
10 -) Determinação dos resistores do divisor
𝑉𝑂𝑈𝑇 = 1,25 . 
𝑅2
𝑅1
+ 1
𝑅2 =
𝑹𝟐𝑨𝑫𝑶𝑻𝑨𝑫𝑶 = 
𝑷𝑹𝟐 = 𝑅2 . 𝐼𝑅2²
𝑷𝑹𝟐 = 
𝑅2 = 
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MAEL
1910/2020 22
.
10 -) Determinação dos resistores do divisor
𝑉𝑂𝑈𝑇 = 1,25 . 
𝑅2
𝑅1
+ 1
9 𝑉 = 1,25 . 
𝑅2
82 𝑘Ω
+ 1
𝑅2 = 508,4 KΩ
𝑹𝟐𝑨𝑫𝑶𝑻𝑨𝑫𝑶 = 510 KΩ
𝑷𝑹𝟐 = 𝑅2 . 𝐼𝑅2²
𝑷𝑹𝟐 = 510 KΩ . 15,2 µA²
𝑷𝑹𝟐 = 117,87 µw
𝑅2 = 510 KΩ / Τ1
8 W
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.
Exercício 4: Um conversor DC-DC do tipo step-down deve 
possuir as seguintes características:
■ Faixa de tensão de entrada: de 16 a 20 V;
■ Corrente máxima de saída: 500 mA;
■ Tensão de saída: 9 V;
■ Máxima tensão de Ripple de saída: 250 mVpp;
■ Frequência de trabalho: 30 kHz;
■ R1; 27 kΩ;
■ Vf: 0,7 V;
■ Vsat: 0,3 V
19/10/2020 PROF. MARCO CHICANO MAEL 24
.
■ Pede-se:
■ a-) Relação gráfica ton/toff em função do tempo;
■ b-) Período;
■ c-) toff;
■ d-) ton;
■ e-) Capacitor de tempo;
■ f-) Corrente de pico;
■ g-) Resistor shunt;
■ h-) Indutância mínima;
■ i-) Capacitor de saída;
■ J-) Cálculo de R2.
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	Slide 1: Conversor step-down
	Slide 2
	Slide 3: Exercício 3: Um conversor DC-DC do tipo step-down deve possuir as seguintes características:
	Slide 4
	Slide 5: 1-) RELAÇÃO Ton e Toff 
	Slide 6: 1-) RELAÇÃO Ton e Toff 
	Slide 7: 1-) RELAÇÃO Ton e Toff 
	Slide 8: 3-) toff 
	Slide 9: 3-) toff 
	Slide 10: 3-) toff 
	Slide 11: 5 -) RELAÇÃO GRÁFICA Ton /Toff 
	Slide 12: 6-) Capacitor de tempo maiúscula C inferior à linha maiúscula T = 40 . superior à linha base , 10 , , fim de base , elevado a , menos , 6 fim de superior à linha . t inferior à linha o n maiúscula C inferior à linha maiúscula T = maiúsc
	Slide 13: 6-) Capacitor de tempo maiúscula C inferior à linha maiúscula T = 40 . superior à linha base , 10 , , fim de base , elevado a , menos , 6 fim de superior à linha. t inferior à linha o n maiúscula C inferior à linha maiúscula T = 40 . superi
	Slide 14: 7-) Corrente de pico máxima (A) maiúscula I. inferior à linha maiúscula P k = 2 , . , , maiúscula I. inferior à linha maiúscula O maiúscula U maiúscula T maiúscula I. inferior à linha maiúscula P k = 
	Slide 15: 7-) Corrente de pico máxima (A) maiúscula I. inferior à linha maiúscula P k = 2 , . , , maiúscula I. inferior à linha maiúscula O maiúscula U maiúscula T maiúscula I. inferior à linha maiúscula P k = 2 , . , , , 500 , m maiúscula A. 
	Slide 16: 8-) Resistor Shunt (Ω) maiúscula R inferior à linha maiúscula S maiúscula H = 0,3 superior a maiúscula I. inferior à linha maiúscula P k → itálico negrito maiúscula R inferior à linha itálico negrito maiúscula S itálico negrito maiúscula H 
	Slide 17: 8-) Resistor Shunt (Ω) maiúscula R inferior à linha maiúscula S maiúscula H = 0,3 superior a maiúscula I. inferior à linha maiúscula P k → maiúscula R inferior à linha maiúscula S maiúscula H = 0,3 superior a denominador , 1 , maiúscula A. 
	Slide 18: 9 -) Indutor mínimo (H) maiúscula L é igual a numerador , maiúscula V inferior à linha , maiúscula I. maiúscula N maiúscula M í maiúscula N , , fim de inferior à linha menos , maiúscula V inferior à linha maiúscula S maiúscula A. maiúscula T ,
	Slide 19: 9 -) Indutor mínimo (H) maiúscula L é igual a numerador , maiúscula V inferior à linha , maiúscula I. maiúscula N maiúscula M í maiúscula N , , fim de inferior à linha menos , maiúscula V inferior à linha maiúscula S maiúscula A. maiúscula T ,
	Slide 20: 9-) Capacitor de saída (F) maiúscula C inferior à linha maiúscula O = numerador , maiúscula I. inferior à linha maiúscula P k , , . , , , maiúscula T fim de numerador , superior a denominador , 8 , , . , , , maiúscula V inferior à linha maiús
	Slide 21: 9-) Capacitor de saída (F) maiúscula C inferior à linha maiúscula O = numerador , maiúscula I. inferior à linha maiúscula P k , , . , , , maiúscula T fim de numerador , superior a denominador , 8 , , . , , , maiúscula V inferior à linha maiús
	Slide 22: 10 -) Determinação dos resistores do divisor valor absoluto maiúscula V inferior à linha maiúscula O maiúscula U maiúscula T , , fim de valor absoluto = 1,25 . abre parêntese maiúscula R inferior à linha 2 superior a maiúscula R inferior à lin
	Slide 23: 10 -) Determinação dos resistores do divisor valor absoluto maiúscula V inferior à linha maiúscula O maiúscula U maiúscula T , , fim de valor absoluto = 1,25 . abre parêntese maiúscula R inferior à linha 2 superior a maiúscula R inferior à lin
	Slide 24: Exercício 4: Um conversor DC-DC do tipo step-down deve possuir as seguintes características:
	Slide 25: .