ELETRÔNICA DE POTÊNCIA - Trabalho Unidade 3

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Atividade:
Os automóveis precisam de dois tipos de energia para funcionarem. O primeiro advém da queima do combustível, pro-
porcionando a locomoção. Já o outro se apresenta quando há uma série de periféricos para que a experiência de uma
viagem seja a mais agradável possível. É nesse momento que a energia advinda de uma bateria de 12V torna-se funda-
mental.
Vários são os equipamentos eletrônicos presentes em um carro, como lâmpadas dos faróis ou do salão, som, limpador de
para-brisas etc. Há, inclusive, direções elétricas. O que há em comum entre todas essas cargas é que o suprimento de
energia é realizado pela mesma fonte, no caso, a bateria supracitada.
Considerando as informações apresentadas, analise as duas situações a seguir:
1) a carga requer uma tensão menor do que os 12V da bateria, como em uma porta USB comum;
2) será necessária uma tensão maior do que a do sinal que advém da bateria, como para alimentar um notebook.
Para esta atividade, você deverá descrever qual o conversor mais recomendado para cada uma das situações apresenta-
das, indicando, ainda, os circuitos básicos para a operação, aspectos construtivos e a forma de onda do sinal de saída,
observando o nível das ondulações de tensão em cada uma das situações.
1) Resolução:
Para converter a tensão de 12V da bateria de um automóvel para uma tensão menor, como os 5V necessários para uma
porta USB, o conversor mais recomendado é o conversor buck (também conhecido como conversor step-down). Vamos
explorar os detalhes desse conversor, incluindo os circuitos básicos, aspectos construtivos e a forma de onda do sinal de
saída.
Conversor Buck (Step-Down)
Descrição e Funcionamento
O conversor buck reduz a tensão de entrada para um valor menor na saída. Ele opera chaveando um interruptor (geral-
mente um transistor) em alta frequência, controlando a quantidade de energia transferida para a carga.
Circuito Básico
O circuito básico de um conversor buck inclui os seguintes componentes:
1. Transistor de Potência (Q1): Atua como um interruptor controlado.
2. Diodo (D1): Permite a passagem da corrente quando o transistor está desligado.
3. Indutor (L): Armazena energia quando o transistor está ligado e libera quando está desligado.
4. Capacitor (C): Filtra a ondulação de tensão na saída.
5. Controlador PWM: Controla o ciclo de operação do transistor.
A seguir segue um diagrama simplificado do circuito:
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Aspectos Construtivos
 Transistor de Potência: Deve ser capaz de suportar a corrente máxima e a tensão de entrada.
 Indutor: Dimensionado para armazenar a energia necessária sem saturar.
 Capacitor: Escolhido para minimizar a ondulação de tensão na saída.
 Controlador PWM: Regula o ciclo de operação para manter a tensão de saída constante.
Forma de Onda do Sinal de Saída
A forma de onda da tensão de saída de um conversor buck é uma tensão contínua com uma pequena ondulação (ripple).
A ondulação é causada pela comutação do transistor e pode ser minimizada com um capacitor de filtro adequado.
Nível das Ondulações de Tensão
A ondulação de tensão pode ser calculada pela fórmula:
onde:
 Iout é a corrente de saída.
 D é o ciclo de operação.
 f é a frequência de comutação.
 C é a capacitância do capacitor de saída.
2) Resolução:
Para converter a tensão de 12V da bateria de um automóvel para uma tensão maior, como os 19V necessários para ali-
mentar um notebook, o conversor mais recomendado é o conversor boost (também conhecido como conversor step-up).
Vamos explorar os detalhes desse conversor, incluindo os circuitos básicos, aspectos construtivos e a forma de onda do
sinal de saída.
Conversor Boost (Step-Up)
Descrição e Funcionamento
O conversor boost aumenta a tensão de entrada para um valor maior na saída. Ele opera chaveando um interruptor (ge-
ralmente um transistor) em alta frequência, controlando a quantidade de energia transferida para a carga.
Circuito Básico
O circuito básico de um conversor boost inclui os seguintes componentes:
1. Transistor de Potência (Q1): Atua como um interruptor controlado.
2. Diodo (D1): Permite a passagem da corrente quando o transistor está desligado.
3. Indutor (L): Armazena energia quando o transistor está ligado e libera quando está desligado.
4. Capacitor (C): Filtra a ondulação de tensão na saída.
5. Controlador PWM: Controla o ciclo de operação do transistor.
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A seguir segue um diagrama simplificado do circuito:
Aspectos Construtivos
 Transistor de Potência: Deve ser capaz de suportar a corrente máxima e a tensão de entrada.
 Indutor: Dimensionado para armazenar a energia necessária sem saturar.
 Capacitor: Escolhido para minimizar a ondulação de tensão na saída.
 Controlador PWM: Regula o ciclo de operação para manter a tensão de saída constante.
Forma de Onda do Sinal de Saída
A forma de onda da tensão de saída de um conversor boost é uma tensão contínua com uma pequena ondulação (ripple).
A ondulação é causada pela comutação do transistor e pode ser minimizada com um capacitor de filtro adequado.
Nível das Ondulações de Tensão
A ondulação de tensão pode ser calculada pela fórmula:
onde:
 Iout é a corrente de saída.
 D é o ciclo de operação.
 f é a frequência de comutação.
 C é a capacitância do capacitor de saída.