52452-Conversores_CC-CC

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CONVERSORES CC-CC 
 
1. Introdução 
 Também chamado chopper, ou pulsador, o conversor CC-CC é aplicado onde se 
deseja uma tensão contínua variável. A partir de uma fonte de tensão continua fixa e/ou não 
controlada. Encontra aplicação em fontes ou acionamento de motores CC. 
 
2. Conversor CC-CC abaixador (BUCK) 
 Para entender o princípio básico do conversor observe a figura 1a. 
 
 
 
Vg 
S 
(a) 
R VR
+
-
 
t1 t2
t3
VR 
Vg
VRMD
(b) 
t 
 
Fig. 1. Conversor BUCK. (a) Circuito, (b) Forma de onda 
 
 Se o interruptor S fechar, a tensão da fonte Vg é aplicada a R. Se S é desligado, a 
tensão VR é zero. Desta maneira, a forma de onda da tensão VR é a da figura 1b, onde t1 é o 
tempo em que S está ligado e t2 desligado. A tensão média (VRMD) em R, depende de t1 e t2. 
 Uma das maneiras de controlar VRMD é usando freqüência de chaveamento (fS) 
constante. Desta forma: 
 T
f
t tS
S
= = +1 1 2 (1) 
Variando t1 se obtém variações em VRMD. Esta técnica é chamada PWM (pulse 
width modulation). A relação entre o tempo t1 e o período de chaveamento (TS) é definida 
como razão cíclica (D), ou duty-cycle ou ainda ciclo de trabalho. 
 
ST
tD 1= (2) 
 1
O valor médio de tensão em R pode ser obtido da expressão: 
 V DRMD Vg= ⋅ (3) 
 Uma outra maneira de operar o conversor é por freqüência variável. Pode ser feita 
de duas maneiras. A primeira, onde t1 e t2 são variáveis, também é chamada modulação por 
valores extremos da corrente. Na segunda técnica ou t1 ou t2 é mantido fixo e outro 
variável. Esta se aplica a conversores onde o interruptor é implementado com tiristores a 
comutação forçada e tem sido cada vez menos utilizada. 
 
2.1 Alimentando carga RLE 
 
Vg 
D L 
R 
E
S 
 
Fig. 2. Conversor BUCK com carga RLE 
 
 A figura 3 apresenta o funcionamento da estrutura da figura 2 em duas etapas. 
 
Vg 
D 
(a) 
S 
VR L 
- 
+ 
R 
E 
 
 
VR 
Vg 
D L 
- 
+ 
R 
(b) 
E 
S 
 
Figura 3. Etapas de Funcionamento do Conversor BUCK. (a) 1ª 
Etapa, (b) 2ª Etapa 
 
Na 1ª Etapa, figura 3a, o interruptor S é ligado e a corrente de carga flui pela fonte, 
Vg. Na 2ª Etapa S é desligado, a corrente de carga flui pelo diodo roda livre. As formas de 
onda de tensão e corrente no circuito são dados na figura 4. 
 2
 Usando a Série de Taylor, a ondulação de corrente no indutor pode ser aproximada 
pela expressão abaixo. 
 ΔI V
f LL
g
S
≈ ⋅ ⋅4 (4) 
 
Vg 
VR 
t 
t D.TS 
ΔIL 
TS
iL 
 
Fig. 4. Principais formas de onda para o conversor BUCK. (a) 
Tensão na carga, (b) Corrente na carga. 
 
2.2 Condução contínua e descontínua 
 Se a corrente no indutor não se anula, a condução é dita contínua. Caso contrário 
chama-se condução descontínua. O limite entre estes dois modos de operação é chamado 
condução crítica. A figura 5 mostra a forma de onda de iL para condução descontínua. 
 
 
t 
iL 
 D.TS TS 
Fig. 5. Corrente no indutor para condução descontínua 
 
 O intervalo em que iL=0, onde o diodo roda livre está bloqueado, constitui-se em 
uma 3ª Etapa. 
 
 
 
 3
 
3. Conversor CC-CC em ponte ( aplicação em motores CC ) 
 
 
 
 
Fig. 6. Conversor em ponte para motor CC 
 
3.1 Sequência de operação 
 
1 ( Operação Motora ) 2 ( Operação Motora ) 
 
 
 
 
 
 
• T1 e T4 conduzindo 
• Indutor La sendo carregado 
• Máquina CC funcionando como motor 
• T1 e D2 conduzindo 
• Indutor La descarregando energia 
• Máquina CC funcionando como motor 
 
 
 
 
 
 
 
 4
 
3 ( Operação Motora ) 4 ( Frenagem ) 
 
 
 
 
 
 
• D2 e D3 conduzindo 
• Indutor La regenerando energia 
magnética 
• Máquina CC funcionando como motor 
 
• T3 e D4 conduzindo 
• Parte da energia cinética sendo 
convertida em calor e energia 
magnética 
• Máquina CC funcionando como 
gerador 
 
5 ( Frenagem ) 
 
 
 
 
 
• D1 e D4 conduzindo 
• Indutor La e máquina CC regenerando energia 
• Máquina CC funcionando como gerador 
 
 
 
 5
 
3.1.1 Condução descontínua 
 
 
 
 
3.1.2 Condução contínua 
 
 
 
 
 6
	CONVERSORES CC-CC 
	Fig. 6. Conversor em ponte para motor CC