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Eletrônica de Potência II Capítulo 2 Prof. Cassiano Rech cassiano@ieee.org 1Prof. Cassiano Rech Conversores CC-CC Não Isolados • Buck (abaixador) • Boost (elevador) • Buck-boost (abaixador-elevador) • Conversores em ponte � Reversível em corrente � Reversível em tensão e corrente 2Prof. Cassiano Rech • No conversor boost, a tensão média de saída é maior que a tensão de entrada. � Condução contínua � Condução descontínua Conversor elevador (boost): � Condução descontínua 3Prof. Cassiano Rech Conversor elevador (boost): Estrutura básica • Diferentes representações do conversor boost iL ioDL + C iD iS DL iL iD iS 4Prof. Cassiano Rech Vin S R Vo _ C Vin S Vo S D IL iD Vo iS Conversor elevador (boost): Condução contínua 1ª ETAPA: Carga do indutor 0 ≤ t ≤ ton V DL iL iD iS 2ª ETAPA: Descarga do indutor ton ≤ t ≤ T (0 ≤ t ≤ toff) L iL iD V D iS 5Prof. Cassiano Rech L in diV L dt = Lin o diV L V dt = + min in L Vi I t L = + max in o L V Vi I t L − = + Vin S Vo Vin S Vo FORMAS DE ONDA Conversor elevador (boost): Condução contínua 6Prof. Cassiano Rech GANHO ESTÁTICO ( )( )1 0in in oV DT V V D T+ − − = Conversor elevador (boost): Condução contínua Em regime permanente, o valor médio da tensão no indutor é nulo: 8 7Prof. Cassiano Rech Teoricamente, quando D tende à unidade, a tensão de saída tende a um valor infinito ( )( )1 0in in oV DT V V D T+ − − = 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 1 2 3 4 5 6 7 M D CORRENTES MÉDIA E EFICAZ NO INTERRUPTOR E NO DIODO Corrente média no interruptor Conversor elevador (boost): Condução contínua ( )min max 2S I I D I + = Corrente média no diodo ( )( )min max 1 2D I I D I + − = 8Prof. Cassiano Rech ** Equações válidas para pequenas ondulações de corrente (∆I < 20%ILmed), onde ILmed = Iin Corrente eficaz no interruptor** Corrente eficaz no diodo** 2S 2D ONDULAÇÃO DA CORRENTE DE ENTRADA Ao final da 1ª etapa (t = ton) io = Imax: Conversor elevador (boost): Condução contínua = +max min inVI I DT L 9Prof. Cassiano Rech = +max minI I DTL VALORES MÁXIMOS E MÍNIMOS DE CORRENTE ∆ = +max 2in II I ∆ = −min 2in II I DETERMINAÇÃO DO VALOR DO CAPACITOR Conversor elevador (boost): Condução contínua Seja ∆∆∆∆Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor ∆∆∆∆Vo, uma vez que o capacitor é conectado em paralelo com a carga. Durante a primeira etapa o capacitor está sendo descarregado pela ação da corrente de carga (Io). Assim: 10Prof. Cassiano Rech Dessa forma, pode-se determinar o valor do capacitor por: C o on VI C t ∆ = CÁLCULO DA INDUTÂNCIA CRÍTICA Conversor elevador (boost): Condução contínua Para garantir a operação em condução contínua, o mínimo valor da corrente no indutor deve ser maior do que zero. Pode-se determinar o mínimo valor de indutor que garante esta condição, fazendo-se a corrente mínima igual a zero (condução crítica): 11Prof. Cassiano Rech ou: Se o valor do indutor é menor que LCRIT o conversor boost opera em condução descontínua Conversor elevador (boost): Condução descontínua Vin S DL iL iD Vo iS DL iL 12Prof. Cassiano Rech Vin S DL iL iD Vo iS Vin S D Vo iS L iL GANHO ESTÁTICO EM CONDUÇÃO DESCONTÍNUA o d in d V DT t V t + = (*) Em regime permanente, o valor médio da tensão no indutor é nulo: ( ) 0in in o dV DT V V t+ − = Conversor elevador (boost): Condução descontínua 13Prof. Cassiano Rech in dV t ( )+ = = max 2 L on d Lméd in I t t I I T ( ) 2 in in d V DI DT t L = + 2 in d o LIt DV = (**) Ganho estático em condução descontínua Além disso, em condução descontínua a corrente média no indutor é: Usando (*) e (**): 2 o d in LIt DV =ou CARACTERÍSTICA DE SAÍDA o in V V Região de condução contínua 6 7 8 Conversor elevador (boost): Condução descontínua 14Prof. Cassiano Rech D = 0,8 D = 0,7 D = 0,5 2 o in L I TV Região de condução descontínua 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 1 2 3 4 5 D = 0,1 D = 0,3 Bibliografia • Ivo Barbi, “Conversores CC-CC Básicos Não Isolados”. • Muhammad H. Rashid, “Eletrônica de Potência: Circuitos, Dispositivos e Aplicações”. • R. W. Erickson, D. Maksimovic, “Fundamentals of Power 15 • R. W. Erickson, D. Maksimovic, “Fundamentals of Power Electronics”, Second edition. • José A. Pomilio, “Eletrônica de Potência”, UNICAMP. Disponível em: <http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/>. Prof. Cassiano Rech
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