Relatório Conversor CC-CC

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RELATÓRIO DA PRÁTICA DE ELETRÔNICA DE POTÊNCIA
CONVERSOR CC/CC ABAIXADOR DE TENSÃO 
CONVERSOR CC/CC ELEVADOR DE TENSÃO
CURSO: ELETRÔNICA
Leandro Barbosa
Maria Luiza Moreira Sampaio
Turma: 9832
Salvador 
Agosto, 2015
INTRODUÇÃO
Neste trabalho, apresentam-se os conversores CC/CC abaixador de tensão, ou Buck, e os conversores CC/CC elevador de tensão, ou Boost, com o objetivo de introduzir o estudante de eletrônica do terceiro ano do ensino integrado no estudo dos conversores CC-CC, assim como dos principais fundamentos teóricos envolvidos na concepção e análise do conversor, além de testar seu funcionamento prático. Estuda-se também o funcionamento de um CI PWM (SG 3534/ 2524), montando o conversor comandado pelo CI em malha aberta, em seguida testando a regulação de tensão de saída em malha fechada para variações na carga e na tensão de entrada, e por último, analisar os resultados experimentais e compará-los com os resultados obtidos na análise teórica e simulação. 
FUNDAMENTOS SOBRE CONVERSOR CC-CC
Um conversor CC-CC é usado para obter uma tensão de saída CC variável a partir de uma fonte de tensão CC constante. O valor médio da tensão de saída varia quando se altera o tempo no qual a saída fica ligada à entrada.
Conversores CC-CC são sistemas formados por semicondutores de potência operando como interruptores, e por elementos passivos, normalmente indutores e capacitores que tem por função controlar o fluxo de potência de uma fonte de entrada para uma fonte de saída.
Na Figura 1, mostra-se o diagrama elétrico e a forma de onda da tensão de saída de um conversor CC-CC básico. 
Figura 1
O intervalo de comutação (período total) é definido como:
Sendo Fs a frequência de comutação. Esta frequência tende a ser a mais alta possível, diminuindo assim o volume dos elementos magnéticos e capacitivos do conversor.
A razão entre o intervalo de comutação (Ts) e o intervalo de condução do interruptor S (Ton) é definida por razão cíclica e dada por:
A tensão média na saída deste conversor é calculada por:
 
Usando Ton = D.Ts, tem-se:
Vo = D.Vi
A relação entre a tensão de saída e a tensão de entrada é definida por ganho estático (ciclo de trabalho) do conversor e dada então por:
Pelo gráfico mostrado na figura abaixo, pode-se notar que a variação da tensão de saída com a razão cíclica é linear.
Os sinais de comando do interruptor podem ser gerados com frequência de comutação fixa ou variável. Uma forma de gerar os sinais de comando com frequência fixa é através de modulação por largura de pulso (PWM). Esse método de modulação consiste em comparar um sinal triangular a um contínuo, produzindo pulsos que vão ativar e desativar a chave. São obtidos através da “junção” que é realizada por um amplificador operacional comparador, entre uma onda triangular (portadora) e um sinal contínuo. Na figura abaixo mostra-se uma forma simples de realizar PWM.
CONVERSOR ABAIXADOR (BUCK)
O conversor Buck é um conversor abaixador de tensão, também chamados "step down" porque a tensão de saída é sempre menor do que a tensão de entrada.
Na configuração básica tem-se um transistor constantemente chaveado que entregando pulsos a um circuito formado por um indutor e um capacitor possibilita a obtenção de uma tensão contínua de saída. Controlando o ciclo ativo do sinal chaveado pelo transistor é possível regular a tensão de saída. Para efeito de análise de um circuito típico deste tipo, tem-se um diagrama simplificado na figura abaixo. 
Neste transistor Q1 é a chave de potência e consiste num MOSFET de canal N. O diodo CR1 é normalmente denominado "diodo de captura" ou diodo "freewheeling". O indutor L e o capacitor C formam o filtro de saída. O capacitor ESR, RC (resistência equivalente em série) e o indutor RC além de RL são incluídos na análise do princípio de funcionamento.[1: Outro nome poderia ser diodo flyback. É um típico diodo normal, use com a finalidade de liberar a energia em uma carga indutiva /componente durante a comutação. ]
O Resistor R representa a carga vista a partir da etapa de potência de saída.
O funcionamento deste tipo de circuito pode ocorrer tanto pelo modo contínuo ou descontínuo da corrente pelo indutor.
No modo contínuo, a corrente flui continuamente pelo indutor durante o ciclo completo de chaveamento na operação do circuito. No modo descontínuo, o indutor tem um valor máximo de corrente e depois certo intervalo em cada ciclo do sinal de chaveamento em que a corrente é zero.
MODOS DE OPERAÇÃO DE UM BUCK
a) Modo Contínuo
No modo contínuo a etapa de potência assume dois estados por ciclo de comutação. O estado ON ocorre quando o transistor Q1 está em condução e CR1 está desligado. O estado OFF ocorre quando Q1 está no corte e CR1 está em condução.
O estado do circuito pode ser representado de forma simplificada conforme mostra a figura abaixo.
A duração do estado ON é determinada pelo circuito de controle. Na figura acima tem-se os tempos ON e OFF.
b) Modo descontínuo
Para entender como funciona o conversor buck no modo descontínuo começa-se por verificar que a corrente na etapa de potência é a corrente média no indutor. Observando que a corrente flui pelo capacitor de saída e pelo resistor de carga de modo que a corrente média através do capacitor (carga e descarga) é nula.
Se a corrente na carga cair abaixo de um valor crítico, a corrente no indutor será zero durante parte do ciclo de comutação. Isso pode ser melhor observado na figura abaixo, já que a corrente de ripple pico a pico  não muda com a corrente de carga.
Numa etapa não sincronizada a corrente tende a ser menor que zero no indutor, mas isso não pode acontecer na prática porque o diodo, conduzindo num único sentido, não permite.
Assim, etapas que funcionam desta forma possuem três estados por ciclo de funcionamento os quais são representados no gráfico da figura a seguir. 
Abaixo se tem a forma de onda nos diversos elementos do circuito, operando em modo contínuo.
E no modo descontínuo.
O elemento crítico para a operação nos dois modos é a indutância, além das tensões de entrada e de saída e da corrente na carga.
Na figura a seguir se mostra a variação da tensão de saída em função da razão cíclica para o conversor Buck.
As principais características do conversor Buck são:
Pode apenas diminuir a tensão na saída;
A corrente de saída tem boa qualidade;
A corrente de entrada é descontínua.
CONVERSOR ELEVADOR DE TENSÃO (BOOST)
O elemento básico dos conversores do tipo boost é um indutor. Ao estabelecermos uma tensão num indutor, de modo que uma corrente possa circular através deste componente, a sua intensidade vai variar com o tempo. Esta corrente vai ser dada pela expressão:
V = L (di/dt)
O comportamento elétrico de um indutor quando aplicamos tensões que variam tem algumas características:
Só aparece tensão nos terminais do indutor, se aplicar neste componente uma tensão que varia com o tempo.
O indutor não responde às variações da tensão instantaneamente. Ele precisa de um tempo para isso.
Quanto mais rápida for a variação da corrente num indutor maior será a tensão que aparece nos seus terminais.
Este comportamento dos indutores pode ser melhor visualizado na figura abaixo.
O parâmetro mais importante neste comportamento do indutor é di/dt que mede como a corrente varia com o tempo: (é a taxa da variação da corrente).
Veja que a rampa linear no indutor só ocorre quando a se aplica uma tensão constante neste elemento. E estes fatos são de grande importância para se entender com o funcionam os circuitos do tipo "boost".
De uma maneira mais simples de entender, pode-se dizer que da mesma forma que um capacitor armazena energia no campo elétrico entre as armaduras, um indutor armazena energia no campo magnético criado pela corrente, conforme mostra a figura 3.
Quando a tensão é aplicada num indutor as linhas de força se expandem armazenando energia. Quando a tensão deixa de ser aplicada, o campo se contrai com as linhas de força cortandoas espiras do indutor e com isso induzindo uma tensão.
Esta tensão será tanto maior quanto mais rápida for a contração do campo o que permite usar este componente para gerar tensões maiores do que a aplicada.
Esta tecnologia é justamente usada nos conversores boost, onde o indutor funciona como uma espécie de reservatório de energia que ainda pode aumentar o valor da tensão aplicada.
UM CONVERSOR BOOST NA PRÁTICA
O projeto das etapas elevadoras de tensão em fontes chaveadas, conversores CC-CC e outras aplicações têm diversos elementos críticos para os quais os projetistas devem estar atentos.
Analisando rapidamente como funciona um circuito típico e quais os problemas para os quais o projetista deve estar atento.
Na figura abaixo tem-se o circuito típico de um conversor boost.
Conforme se pode ver, o elemento básico desta etapa é um transistor de efeito de campo de potência de canal N que faz o chaveamento da corrente principal pela carga e pelo indutor.
Podem ser usados outros componentes como, por exemplo, MOSFETs de canal P ou bipolares. No entanto a preferência pelos MOSFETs de canal N está na sua menor resistência entre o dreno e a fonte quando em condução (Rds(on)) que permite controlar correntes mais intensas com menor dissipação de calor.
Na operação, o transistor Q1 é continuamente chaveado, ligando e desligando pela ação do circuito de controle.
Esta ação faz com que seja criada uma corrente pulsante através do diodo e do diodo CR1. Apesar de o indutor estar conectado ao capacitor C somente quando o diodo conduz, uma filtragem L/C é obtida de forma efetiva.
A função deste filtro é filtrar o trem de pulsos obtendo assim uma tensão contínua na carga (Vo).
MODOS DE OPERAÇÃO DE UM BOOST
No modo contínuo de condução a tensão de saída depende do ciclo ativo e da tensão entrada. Neste circuito as tensões de entrada, saída, corrente de carga e ciclo ativo não devem variar.
Neste modo de operação, a etapa de elevação de tensão (boost) assume dois estados em cada ciclo do sinal de comutação. Estes ciclos são mostrados na figura a seguir.
No estado ON, o transistor Q1 conduz e CR1 está desligado. No estado OFF o transistor está cortado e CR1 conduzindo.
A representação simplificada da figura possibilita a visualização das correntes nos dois estados.
É importante observar as formas de onda nos diversos elementos deste circuito neste modo de operação. Estas formas de onda são mostradas na figura a seguir.
Veja que sempre existe uma corrente circulando pelo indutor.
No modo descontínuo, observando as formas de onda mostradas abaixo.
Para isso considera-se o que ocorre quando a corrente de carga diminui e o modo de condução muda de contínuo para descontínuo.
Quando a corrente de carga cai abaixo de um certo valor, durante uma parte do ciclo de comutação a corrente pelo indutor será zero. A corrente permanecerá nula até o início do ciclo seguinte.
Uma etapa de potência de um conversor "boost" operando nesta modalidade terá três estados diferentes em cada ciclo do sinal de controle, diferentemente de apenas dois estados do modo contínuo.
A resposta de frequência de uma etapa deste tipo é diferente quando ele opera num ou noutro modo.
 APLICAÇÕES PRÁTICAS
Nas aplicações práticas as etapas de elevação de tensão podem operar tanto no modo contínuo como no modo descontínuo dependendo apenas de como a corrente de carga varia. Assim a escolha do modo de funcionamento depende da aplicação que se tem em mente e ela define os valores dos componentes que devem ser usados..
Alguns componentes deste circuito se tornam críticos, por este motivo, como por exemplo a indutância.
No modo contínuo as etapas normalmente são projetadas para operar com correntes de carga que correspondam a 5 ou 10% da carga total máxima. A faixa de tensões de entrada, tensões de saída e correntes de carga são definidas pelas especificações potência desta etapa.
Existem então procedimentos que devem ser observados para se calcular o valor mínimo que o indutor deve ter para manter a etapa funcionando no modo contínuo.
A seleção do indutor admite muitas opções que vão desde o próprio enrolamento pelo projetista até a utilização de tipos comerciais.
Especial atenção deve ser dada ao tipo de núcleo usado, que pode ser responsável por interferências, conforme mostra a figura abaixo.
Evidentemente a escolha da tecnologia usada para o indutor está ligada a diversos fatores como a corrente que deve ser conduzida, a potência do estágio, a presença de circuitos sensíveis nas proximidades, custo e outros.
A capacitância de saída é outro ponto para o qual se deve dedicar atenção, pois a função do capacitor de saída nas fontes chaveadas com etapas do tipo "boost" é armazenar energia no campo elétrico entre as armaduras, energia esta que é entregue ao circuito de saída com a finalidade de manter assim a tensão constante na carga. Seu principal fator que determina o valor do capacitor de saída é o ripple que deve ser mantido pelas especificações do projeto. Juntamente com o indutor, o capacitor formam um filtro e este filtro deve ter características que mantenha o ripple de saída dentro dos limites exigidos pelo projeto.
O diodo também é um elemento importante no projeto, porque este componente é polarizado de modo a operar com uma condução alternada na velocidade de chaveamento do circuito. Os diodos usados devem ser de comutação rápida, devem ter uma tensão de ruptura de acordo com o projeto, alta capacidade de corrente e baixa queda de tensão quando polarizados no sentido direto.
A melhor solução para a os projetos de etapas de baixas tensões é um diodo Schottky.
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) - Transistor Bipolar de Porta Isolada.
Este é o acrônimo para Insulated Gate Bipolar Transistor. Trata-se de um semicondutor que é metade FET e metade bipolar. Nele, a corrente principal é conduzida entre um coletor e um emissor como num transistor bipolar, mas esta corrente é controlada por uma tensão aplicada numa comporta, como num FET. Os IGBTs reúnem as vantagens dos dois componentes e por isso podem ser usados no controle de dispositivos de potência, sendo encontrados principalmente em aplicações industriais. IGBTs são usados para controlar solenoides, motores, em fontes chaveadas e em muitas outras aplicações importantes onde o controle de altas correntes a partir de tensões é necessário.
Os transistores bipolares de potência possuem características que permitem sua utilização no controle de elevadas correntes com muitas vantagens, como baixas perdas no estado de condução. No entanto, as suas características de entrada, exigindo correntes elevadas de base, já que operam como amplificadores de corrente trazem certas desvantagens em algumas aplicações.
Por outro lado, os transistores de efeito de campo MOS de potência podem também controlar potências elevadas com muitas vantagens pelo fato de exigirem tensão para o disparo, pois, embora sejam dispositivos de alta impedância têm como desvantagem uma baixa velocidade de comutação devida às capacitâncias de porta (Gate) que aumentam com a intensidade de corrente (Largura do canal) que deve ser controlada. No entanto, para baixas correntes de condução através do canal, o MOSFET pode operar com elevadas frequências.
O IGBT reúne a facilidade de acionamento dos MOSFET’s e sua elevada impedância de entrada com as pequenas perdas em condução dos TBP (Transistores Bipolares de Potência). Sua velocidade de chaveamento é determinada, a princípio, pelas características mais lentas – as quais são devidas às características do TBP. Assim, a velocidade dos IGBT’s é semelhante à dos TBP; no entanto, nos últimos anos tem crescido gradativamente, permitindo a sua operação em frequências de dezenas de kHz, nos componentes para correntes na faixa de dezenas e até centenas de Ampères.
Os IGBTs são identificados por números de fábrica. A partir deles podemos obter suas principais características elétricas que são:
Tensão máxima entre coletor e emissor (Vce(max)):É a máxima tensão que pode ser aplicada ao dispositivo.
Corrente máxima de coletor (Ic(max)): É a máxima corrente que o componente pode conduzir quando chaveado.
Potência de dissipação (Pd): É a máxima quantidade de energia que pode ser convertida em calor em cada segundo (em watts).
ESTUDO DO CI PWM SG 3524/ SG 2524
Os CI’s SG2524 e SG3524 podem ser utilizados na implementação de: fontes de potência regulada e inversores reguladores chaveados. Todas as funções necessárias estão incorporadas em um único chip. Podem ser utilizadas como elemento de controle em reguladores chaveados de ambas as polaridades, conversores cc/cc com transformador de acoplamento, duplicadores de tensão sem transformador, e conversor de polaridade empregando frequência fixa e a técnica de modulação por largura de pulso (PWM). As saídas complementares permitem a aplicação em saída única e push-pull. Cada dispositivo inclui no chip um regulador, um amplificador de erro, um oscilador programável (através de RT e CT), um flip-flop (tipo de multivibrador biestável) de direcionamento de pulso, dois transistores de saída independentes e com coletores e emissores desengajados, um comparador de alto ganho e circuito de limitação de corrente e de interrupção de emergência (shutdown).[2: Tipo de conversor CC/CC que utiliza um transformador para alterar o nível de tensão de uma fonte de corrente contínua. ][3: Circuito que tem dois estados estáveis, em que, uma vez que o circuito for comutado permanecerá indefinidamente neste estado. ]
PRINCÍPIOS DE OPERAÇÃO
O SG2524 é um circuito de controle regulador de tensão do tipo PWM de frequência fixa. O regulador opera a uma frequência fixa que pode ser programada por um resistor RT e um capacitor CT. RT estabelece uma corrente de carga constante para CT que resulta em uma rampa de tensão linear em CT, que é aplicada ao comparador. O comparador provê um controle linear da largura de pulso de saída. 
O CI contém um regulador de 5V interno, que serve como referência bem como fonte para os circuitos de controle interno do regulador.
A tensão de referência interna é dividida externamente por um circuito divisor de tensão a fim de promover uma tensão de referência para o amplificador de erro dentro de sua faixa de modo comum. A tensão a ser regulada é detectada por outro circuito divisor de tensão. O sinal de erro é amplificado e comparado com a rampa linear de CT através do comparador de alto ganho. O pulso resultante é então direcionado para o transistor de saída apropriado (Q1 ou Q2) pelo flip-flop de direcionamento de pulso, que muda de estado a cada pulso de saída do oscilador.
O pulso de saída do oscilador também serve como um pulso de tempo morto que assegura que ambas as saídas nunca conduzam simultaneamente durante os intervalos de tempo das transições. A duração de cada pulso de tempo morto é controlada pelo valor de CT.
As saídas podem ser aplicadas em uma configuração push-pull, na qual sua frequência é a metade da frequência do oscilador de base. Se as saídas forem conectadas em paralelo, a frequência será igual à do oscilador. 
A saída do amplificador de erro compartilha uma entrada comum para o comparador com os circuitos de limitação de corrente e de interrupção de emergência. Este ponto comum é acessível externamente através do pino COMP (Compensador de Polo/controle, pino nove), que pode ser usado para ou controlar o ganho do amplificador de erro, ou compensá-lo. 
Adicionalmente, o pino COMP pode ser usado para prover um controle adicional para o regulador (por exemplo, para uma partida suave).
Breve descrição dos pinos e suas respectivas funções:
RT (Pino 6) – Onde é conectado um dos terminais do resistor RT, sendo que o outro terminal é direcionado para o terra.
CT (Pino 7) – Onde é conectado um dos terminais do capacitor CT, sendo que o outro terminal é direcionado para o terra. 
IN- (Pino 1) – Sinal da tensão de saída a ser regulada.
IN+ (Pino 2) – Referência para a tensão de saída.
COMP (Pino 9) – Compensação de polo (controle).
CURR LIM + e CURR LIM - (Pino 4 e 5) – Terminais para detecção e limitação de corrente através de resistor shunt. [4: Resistor de baixíssimo valor, ligado em série com a carga usada para fornecer um feedback (retorno) ao microcontrolador, com isso o microcontrolador identifica se a corrente fornecida está em conformidade (ou não) com o esperado.]
SHUTDOWN (Pino 10) – Sinal para desligamento emergencial.
A frequência de oscilação é dada por , com RT em Kiloohms, CT em microfarads e f em kilohertz.
Valores típicos:
CT = entre 0,002 µF e 0,1 μF. 
RT = entre 1,8kΩ e 100kΩ, para uma frequência na faixa de 130Hz a 722kHz. 
O tempo morto de saída, que é função de CT, varia de 0,5 μs (CT = 0,001 µF) a 4μs (CT = 0,1 µF). Assim, escolhe-se primeiro o CT conforme o tempo morto desejado e depois RT, levando em conta o valor determinado de CT. 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Materiais Utilizados: 
Um osciloscópio digital;
2 pontas de prova para osciloscópio;
Um protoboard com fonte simétrica (15V);
1 Multímetro Digital
Alicates de Corte e de Bico;
Ferro de Soldagem e Solda
Capacitores 
Resistores
Potenciômetros
Fios 
1 CI SG 3524
1 IGBT (IRG4BC)
Transistores PNP e NPN da linha BC
1 Indutor 
1 Diodo rápido
1 fonte de alimentação CC
Prática 1: Conversor CC/CC Abaixador de tensão (Buck)
Os objetivos dessa prática são: Estudar o funcionamento de um CI PWM (SG3524/2524), montar um conversor CC/CC abaixador comandado pelo CI PWM em malha aberta, testar a regulação da tensão de saída em malha fechada para variações na carga e na tensão de entrada. Analisar os resultados experimentais e compará-los com os resultados de análise teórica e simulação. 
CIRCUITO DE TESTE
O circuito de teste a ser montado está indicado na figura 2. Na figura 3 é mostrada a pinagem do CI. 
Para controlar a relação cíclica D em malha aberta, o amplificador de erro é configurado em seguidor de tensão (Figura 4), com o terminar IN- ligado à saída do amplificador. O potenciômetro P1 permite a variação da tensão de controle Vref, que é comparada com a dente-de-serra e daí varia a relação cíclica. R1 e R6 limitam Dmin e Dmax. O conjunto (P1, R1 e R6) funciona como um divisor de tensão. Obs.: O CI usa uma tensão interna de referência Vref para alimentação dos seus componentes, para a polarização de IN+, etc. Não confundir esta tensão com a tensão Vref, que é a tensão com a qual a rampa de CT é comparada (neste caso, a tensão do pino 2/IN+). A figura 5 esboça as formas de onda para RT = 2k2 e CT = 0,01µF.
Parte I – Tarefas e procedimentos
Utilize um trigger externo para a observação das formas de onda com dois canais do osciloscópio em sincronismo com o pulso do oscilador.
1) Determine RT e CT para que o circuito opere a 25kHz, com um tempo morto entre 1 e 2 us.
No caso o período é de 1,5us; para o calculo do capacitor, usamos uma simples regra de três correlacionando que em 3,5us; o capacitor necessário é de 99nF, logo, para 1,5us.... O capacitor calculado foi de 42,43nF, escolhemos 47nF. Como temos uma frequência pedida de 25kHz, podemos calcular o RT já tendo o valor do capacitor.
 2) Monte o circuito da Figura 2 por etapas:
Alimente o circuito com VCC = 15 V e verifique se a tensão no pino 16 REF OUT está em 5V.
O circuito foi alimentado com a tensão de 15V e a tensão obtida no pino 16, medida através do multímetro digital, indicando 5V. 
Conecte RT e CT e observe com o osciloscópio a saída do oscilador OSC OUT, pino três.
Conecte os resistores de pull-out dos transistores de saída a VCC e os emissores dos transistores ao terra. Conecte o circuito divisor de tensão R1, P1 e R6 e observe as formas de onda nos coletores dos transistores de saída (pino 12 e 13).
Formas de onda das saídas, a duração dos pulsos é de 9,9us, tempo morto de 1,5us. 
Faça um esboço das formas de onda do oscilador (Como ainda não sabíamos da função para salvar a imagem do osciloscópio, tiramos foto do gráfico no osciloscópio). O valor de pico da ondaé de 2,92V, a largura é de 5,02us, o ciclo é de 5,47us e a frequência de 102,8Khz. 
3) Com o osciloscópio, meça o período e a frequência do oscilador e das ondas de saída.
4) Varie o potenciômetro e observe como varia o Ton das saídas. Meça o Ton mínimo e o Ton máximo e determine o Dmin e Dmax.
Ton mínimo = 6,07µs
Ton máximo = 9,9µs
5) Determine como varia a relação cíclica em função da tensão de referência. Para isto, utilize um multímetro digital para medir a tensão IN+ (pino 2) e o osciloscópio para medir o intervalo Ton de um dos sinais de saída. Anote os dados no quadro a seguir:
	Tensão em IN+
	Intervalo ON
	Relação Cíclica
	3,9V
	6,07us
	58%
	3,29V
	7,02us
	65%
	2,48V
	8,18us
	76%
	2,16V
	8,58us
	80%
	1,82V
	9,10us
	86%
	1,21V
	9,76us
	92%
	0,97V
	9,9us
	94%
Observamos que quando a tensão IN+ cresce, o intervalo ON é menor e a relação cíclica diminui. 
Parte 2: Estudo de um conversor CC/CC abaixador em malha aberta
Parte II – Tarefas e procedimentos
Monte o conversor CC/CC abaixador indicado na Figura 7 mantendo os mesmos componentes de configuração do CI utilizados na Parte I do roteiro. 
Observe agora as formas de ondas da saída do CI-PWM (pino 12) e do coletor de T1 (Obs.: use um único terra do osciloscópio e conecte-o ao terra do circuito). 
Meça a ondulação pico a pico da tensão de saída VS com o osciloscópio (Use o modo AC)
Vs = 60mV
4) Determine a função de transferência Vo (Vref) variando a tensão de saída com potenciômetro P1 e medindo as tensões Vs e com os multímetros digitais. Obs.: Vref aqui é a tensão no pino 2 (IN+). Anote os resultados no quadro seguinte.
	Vref
Tensão em IN+
	Vo
	Função de transferência
Vo/ Vref
	14,40V
	1,6V
	0,1
	16,8V
	2V
	0,12
	17,2V
	2,8V
	0,16
	18V
	3V
	0,17
5) Retire o capacitor Cf do circuito e estime o valor da indutância utilizando as formas de onda da tensão vo e da tensão sobre o resistor de carga Vs=Vrcarga. Faça as modificações no circuito que julgar necessárias.
Cursor = 4,8V
I = 2,8 A
V= 0,6V
f= 20,8kHz
V = i. ω. L → V = 2пfL → L = 0,5 /2,8 x 6,28 x 20,8.10³ → L = 1,36µH
Parte III – Estudo de um conversor CC/CC abaixador em malha fechada
A realimentação do sinal da tensão de saída Vs do conversor é aplicada no pino 1 (IN-) através do divisor de tensão constituído pelos resistores Rf1 = 3k9 e Rf2= 1k. O divisor de tensão constituído pelos dois resistores de 2k2 conectados ao pino 2(IN+) produz uma tensão de referência vref constante e igual a 2,5V. A tensão de saída será regulada em x 2,5 = (1+3,9) x 2,5 = 12V.
Tarefas e procedimentos
A partir da montagem da Parte II, altere a configuração do CI-PWM como indicador na Figura 8.
Varie a resistência da carga e observe o efeito na tensão de saída. 
Variação da resistência = (mudando a resistência de 100 para 150). A tensão de Saída Vo era mantida contínua e constante, isso dá por conta do regulamento automático do D graças ao SG3524 e do amplificador de erro presente no mesmo. 
Varie a tensão de entrada e meça a tensão de saída. 
Variamos a tensão de entrada em torno de 6 volts, aumentou um pouco a tensão, entretanto, a tensão de saída permanecia constante, isso se dá por conta da capacidade do CI de regular a tensão de saída, para quando a carga variar ou quando a tensão variar, então varia-se o D, por causa do amplificador de erro. 
Prática de conversores CC/CC Elevador
Objetivos: Dimensionar e analisar a operação do conversor elevador de tensão e aperfeiçoar técnicas de prototipagem. 
Materiais:
2 resistores de 2k2
2 resistores de 3k3Ω; 
CT e RT (27kΩ e 1nF)
1 capacitor de 0,1uF
1. Dimensionar RT e CT para termos 50kHz.
Os valores de RT e CT são obtidos através do cálculo com base nas informações cedidas pelo datasheet do CI SG3524/2524 e a fórmula de frequência igual a 1,30 sobre RT x CT, estipulando um valor qualquer para CT, assim calculamos o valor do resistor, sabendo que ele tem que ficar na faixa entre 1k8 e 100k, escolhemos um capacitor entre a faixa de 0,001 e 0,1µF (no caso escolhemos 1nF ou 0,001µF). Então, substituindo os valores na equação, para uma frequência de 50kHz:
f = 1,30/RT.CT → 50Khz = 1,30/RT.1nF → RT = 1,30 / 1nF x 50kHz → RT = 26kΩ (Utilizamos valores comerciais, RT = 27kΩ)
2. Montar o circuito da figura 1 e verificar a oscilação do gerador de rampa e as saídas.
T (V)
T (V)
Saída R13
Saída R12
4,8V
19,6
14,8
10
t(us)
t(us)
t(us)
T (V)
Oscilação do gerador de rampa
10
Parte 2: Desenvolvimento do drive para o IGBT.
3. Modificar o circuito segundo a figura 2 e observar se há onda quadrada no coletor de Q1 e nos emissores de Q2/Q3. 
A função desta etapa do circuito é carregar e descarregar a porta do IGBT possibilitando corte e saturação veloz e segura.
Onda:
Parte 3: Conversor boost em malha aberta. 
4. Acrescente ao circuito os elementos da seção de potência segundo a Figura 3 e verifique a tensão de saída e o VCE do IGBT com osciloscópio. Varia o ciclo de trabalho e verifique a tensão de saída e VCE do IGBT.
A tensão de saída medida foi de 25,20V e a tensão VCE do IGBT foi 38,80V. As formas de ondas podem ser vistas abaixo, da tensão de saída e da tensão VCE do IGBT, respectivamente. A tensão de saída aumenta conforme variamos pra mais a resistência no potenciômetro, pois aumenta o Ton e consequentemente o D, o aumento de Ton é observável no Vce do IGBT, onde o pulso que corresponde ao estado ligado alarga-se com o aumento do potenciômetro. 
Parte 4: Controle em malha fechada.
5. Calcule os resistores da malha de amostragem do sinal de saída para termos 20VDC considerando o potenciômetro de referência em 50%; desfaça a ligação pino 1 ao pino 9, e realimente a amostra da tensão de saída para o pino 1, conforme a figura 4, promovendo regulação em malha fechada. 
6. Verifique a tensão de saída e o VCE do IGBT.
A tensão de saída encontrada foi 20,34V. Tensão do VCE é 22,8V. 
7. Varie a tensão de entrada e observe o processo de regulação.
Os resistores da malha de amostragem são calculados por divisão de tensão utilizando a Vref do pino 16 primeiramente, deixando o potenciômetro de referência em 50%, vão ser distribuídos 500Ω para o R1 e 500Ω para o R2, visto que o valor do potenciômetro é de 1kΩ. Calcula-se a tensão de referência multiplicando a tensão de 5 volts do CI no pino 16 por 1,5kΩ (Resistor R2 + 500Ω do potenciômetro), dividindo pela soma dos resistores de 2,7kΩ (R1 = 2,2KΩ + 500Ω) com o resistor de 1,5KΩ, encontrando uma Vref de 1,79V.
Para calcularmos os resistores da malha de amostragem, demos um valor especulado para R6 (2,2KΩ) e igualamos Vref à multiplicação da tensão que se quer obter na saída (20VDC) por R6, dividindo o resultado pela soma dos resistores R5 e R6. Como R6 foi estipulado (2,2KΩ), sobra-se a variável R5. Resolvendo, o resultado é aproximadamente dado R5 como 22KΩ.
A tensão de saída do circuito foi encontrada como 20,34V, tendo VCE igual a 22,8V. 
Variando a tensão de entrada migrando da fonte simétrica do protoboard para um gerador de tensão, percebe-se que, ao medirmos a tensão de saída com o multímetro, essa tensão não se altera bruscamente, tendo apenas pequenas alterações, ainda mantendo a tensão em torno de 20,8V. 
Forma de onda no osciloscópio
Conclusão
Conseguimos montar todos os circuitos seguindo o roteiro dado na aula, mesmo com um imprevisto na parte 3 da montagem do conversor CC-CC elevador, em malha aberta, devido ao mau contato do fio que ligava o pino 4 e o pino 5 ao terra. Tirando esse imprevisto, o resto da montagem foi tranquilo, os cálculos foram feitos com o auxilio do professor e conseguimos entender, por base na montagem prática e nos estudos teóricos, o funcionamento dos conversores CC-CC abaixador e elevador de tensão. 
Além disso, percebemos o quanto foi importante o uso do CI SG3524, que vai funcionar como circuito de acionamento da chave, vai corrigir automaticamente a tensão de saída, há também a possibilidade delimitar a corrente no circuito, entre outros. Percebemos que o as perdas nos circuitos podem afetar o rendimento do mesmo, porque os componentes não são ideais. 
Referências
Roteiro disponibilizado pelo docente da disciplina. 
Instituto Newton C. Braga. Disponível em: www.newtoncbraga.com.br
O IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). http://www.gta.ufrj.br/
Datasheet do CI SG3524/2524. 
Imagens de domínio público e do roteiro disponibilizado pelo docente.