APOSTILA -Fonte chaveada

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APOSTILA DE ELETRÔNICA INDUSTRIAL 3.1 
 
UNIDADE III - FONTE CHAVEADA 
 
3.1 - INTRODUÇÃO 
 
 Os reguladores lineares de tensão apresentam grandes perdas de potência no transistor regulador pois este 
trabalha na região ativa. Para contornar este problema, nas fontes chaveadas os transistores são operados na 
região de corte ou na região de saturação, ou seja, funcionam como chave liga-desliga, daí o nome fonte chaveada. 
Na região de saturação temos grande corrente e pequena tensão entre coletor e emissor, o que resulta em pequena 
potência dissipada no transistor. Na região de corte temos grande tensão entre coletor e emissor e nenhuma 
corrente de coletor, o que resulta numa potência dissipada igual a zero. Desta forma, a potência total dissipada no 
transistor da fonte chaveada é muito pequena, ao contrário da potência dissipada no transistor das fontes lineares. 
Por este motivo o dissipador de calor utilizado no transistor da fonte chaveada não precisa ter grandes dimensões. 
 O chaveamento do transistor da fonte chaveada ocorre com uma frequência de 20 à 2000 KHz, o que 
resulta na necessidade de capacitor e indutor de filtro de menores valores e, consequentemente, de menor volume 
para um mesmo fator de ripple. 
 Existem vários tipos de fonte chaveada ou conversor. Neste capítulo estudaremos os conversores BUCK, 
BOOST e BUCK-BOOST. 
 
3.2 - CONVERSOR BUCK OU CONVERSOR DIRETO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Conforme podemos ver na figura 1, o conversor BUCK é composto por: 
 - uma fonte de tensão contínua (VIN) que pode ser proveniente de um retificador com filtro ou de uma 
bateria, necessitando de regulação, 
 - Um transistor, ou tiristor atuando como elemento comutador (liga-desliga, saturação-corte) de potência, 
 - Um circuito de controle, que compara o valor da tensão de saída da fonte com um valor de referência e 
aplica na base do transistor uma tensão de onda quadrada com frequência ou largura proporcional à 
diferença entre as duas tensões, 
 - Um filtro passa baixa constituído pelo indutor e pelo capacitor que tem a função de deixar passar para a 
carga a componente contínua da tensão na sua entrada, bloqueando a componente alternada. 
 
 Funcionamento: 
 
 Quando o transistor é levado ao estado de saturação (chave ligada), pela tensão positiva aplicada na sua 
base pelo bloco de controle, temos na entrada do filtro uma tensão igual à tensão da fonte VIN conforme mostrado 
na figura 2 no intervalo de t0 à t1. 
 Certo tempo depois o bloco de controle coloca na sua saída tensão nula, o que leva o transistor ao estado 
de corte e a tensão na entrada do filtro a um valor de aproximadamente 0 Volts, conforme mostrado na figura 2 no 
intervalo de t1 à t2. 
 Assim, a tensão na entrada do circuito de filtro é uma onda quadrada que possui uma componente contínua 
ou valor médio e uma componente alternada. O filtro LC utilizado neste circuito é um filtro passa baixa que 
bloqueia a componente alternada na sua entrada e permite a passagem da componente contínua para a sua 
saída, ou seja coloca na carga a componente contínua (valor médio) da tensão presente na sua entrada, conforme 
mostrado na figura 2. 
figura 1 
L 
VIN 
+ 
_ 
T 
CONTROLE 
 C D 
C
A
R
G
A 
E 
VOUT 
+ 
_ 
APOSTILA DE ELETRÔNICA INDUSTRIAL 3.2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Compensação de variações da tensão de entrada: 
 
 Por definição, valor médio ou componente contínua de uma tensão periódica é a relação entre a área 
delimitada pela forma de onda e o eixo dos tempos e o seu período. Se a tensão na entrada da fonte (VIN) 
aumenta (devido a um aumento da tensão da rede, por exemplo) o bloco de controle detecta este aumento na 
tensão de entrada e diminui o tempo que o transistor fica ligado (VE = VIN). Esta redução do tempo de condução 
do transistor compensa o aumento da tensão VIN, mantendo constante a área da forma de onda e, 
consequentemente, o seu valor médio, que é aplicado na carga. Esta situação está mostrada na figura 3 abaixo. 
Observe que o tempo de não condução do transistor aumentou, compensando a redução do tempo de condução 
do transistor o que manteve constante o período da forma de onda. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Por outro lado, se a tensão na entrada da fonte (VIN) diminuir o bloco de controle detecta esta redução na tensão 
de entrada e aumenta o tempo que o transistor fica ligado (VE = VIN), o que compensa a redução da tensão VIN, 
mantendo constante a área da forma de onda e, consequentemente o seu valor médio que é aplicado na carga. 
 Pode-se alterar a intensidade da tensão de saída alterando-se o tempo de condução do transistor. Quanto 
maior o tempo de condução maior a intensidade da tensão de saída. Se o transistor ficar sempre ligado a tensão de 
saída será máxima e igual a tensão de entrada. 
 Alguns conversores mantém constante o tempo de condução do transistor. Nestes conversores, se a 
tensão de entrada VIN aumentar a área da forma de onda também aumentará. Para manter constante o valor 
médio da forma de onda da tensão na entrada do filtro, o tempo de não condução do transistor deverá aumentar, 
aumentando o período da forma de onda na mesma proporção que a tensão de entrada VIN. 
 
 Função do diodo: 
 
 Quando o transistor está ligado, o diodo é polarizado com tensão positiva no catodo e negativa no anodo 
fazendo com que fique polarizado inversamente, não conduzindo corrente. No momento que o transistor desliga, 
o indutor induz nos seus terminais uma tensão negativa no lado do catodo do diodo e positiva no lado do 
capacitor, de modo a manter a corrente circulando no indutor. Esta tensão polariza o diodo no sentido direto 
fazendo com que ele se comporte como uma chave fechada, propiciando um caminho fechado para que a 
corrente continue circulando no indutor no mesmo sentido que antes. 
 
figura 3 
INOUT
ON
INON
OUT
V.δ =V
:portanto ,CÍCLICA RAZÃO = δ = T
t
CONSTANTE = T
V.t
 = T
ÁREA
 =V
 
 VOUT 
 VEMÉDIO 
wt 
wt t0 t1 t2 
VE 
VEMÁX = VIN 
0 
 VEMÉDIO 
0 
figura 2 
Relação entre a tensão de saída e a 
tensão de entrada: 
wt t0 t1 t2 
VE 
VIN2 = VEMÁX2 
0 
VOUT = VEMÉDIO 
 T 
VIN1 = VEMÁX1 
APOSTILA DE ELETRÔNICA INDUSTRIAL 3.3 
 
3.3 - CONVERSOR BOOST 
 
 No conversor BUCK o valor médio da tensão na carga é sempre igual ou inferior à tensão de entrada VIN. 
No conversor BOOST o valor médio da tensão na carga é igual ou superior à tensão de entrada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Conforme podemos ver na figura 4, o conversor BOOST é composto pelos mesmos elementos que o 
conversor BUCK sendo a posição do diodo, do transistor e do indutor invertidas em sentido anti-horário. O filtro é 
constituído apenas pelo capacitor. O indutor tem a função de armazenar energia durante a condução do 
transistor e transferir esta energia para o capacitor e a carga durante a não condução do transistor. 
 
 Funcionamento: 
 
 Quando o transistor é levado ao estado de saturação (chave ligada) pela tensão positiva aplicada na sua 
base pelo bloco de controle, temos tensão nula no anodo do diodo (ponto E) em relação à massa, conforme 
mostrado na figura 5 no intervalo de t0 à t1. 
 Certo tempo depois o bloco de controle coloca na sua saída tensão nula o que leva o transistor ao estado de corte 
e a tensão no anodo do diodo ao valor máximo (VEMÁX), conforme mostrado na figura 5 no intervalo de t1 à t2. A tensão 
(VEMÁX) é maior do que a tensão de entrada porque quando o transistor desliga a tensão induzida nos terminais do indutor 
tem a mesma polaridade da tensão de entrada (VIN).A tensão do anodo em relação à massa (VE) é uma onda quadrada cujo valor médio é igual a tensão de 
entrada VIN pois em corrente contínua o indutor se comporta como um curto-circuito. Considerando-se o capacitor 
e o resistor de carga de elevado valor, a tensão de saída pode ser considerada contínua e igual ao valor máximo 
da tensão VE, conforme mostrado na figura 5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
figura 4 
figura 5 
VOUT = VEMÁX 
wt 
wt t0 t1 t2 
VE 
VEMÁX 
0 
VEMÉDIO = VIN 
0 
VIN 
+ 
_ 
CONTROLE C 
D 
L 
C
A
R
G
A 
T 
E 
APOSTILA DE ELETRÔNICA INDUSTRIAL 3.4 
 
 Compensação de variações da tensão de entrada: 
 
 Se a tensão de entrada diminuir, o valor médio da tensão VE também vai diminuir. O valor médio da tensão 
VE é dado por: 
 VEMÉDIO = VIN = VEMÁX.tOFF/T 
 
 Para manter a tensão máxima do anodo e, consequentemente, a tensão na carga constante, quando a 
tensão de entrada diminui, o circuito de controle diminui o tempo de não condução do transistor (aumenta o tempo 
de condução), conforme mostrado na figura 6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Relação entre a tensão de saída e a tensão de entrada: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Se o transistor ficar sempre desligado, razão cíclica = 0, a tensão de saída será igual a tensão de entrada. 
Com razão cíclica igual a 0,5, a tensão de saída será o dobro da tensão de entrada. 
δ1
1
.V= V 
:resulta acima equação na dosubstituin cíclica, razão=δ=
T
t
T
t
1
1
.V=V
:T por rdenominado o e numerador o Dividindo
tT
T
.V=V
:portanto tT=t 
t
T
.V=V
:resulta Visolando 
T
t
.V=V
:portanto V=V mas 
T
t.V
=V=V
INOUT
ON
ON
INOUT
ON
INOUT
ONOFF
OFF
INOUT
 OUT
OFF
OUTIN
OUTEMÁX
OFFEMÁX
EMÉDIOIN
 
VE1 
VOUT = VEMÁX 
wt 
wt t0 
VEMÁX1 
VIN1 = VEMÉDIO1 
0 
wt t0 
VE2 
VEMÁX2 
VIN2 = VEMÉDIO2 
figura 6 
APOSTILA DE ELETRÔNICA INDUSTRIAL 3.5 
 
3.4 – CONVERSOR BUCK-BOOST 
 
 Enquanto os conversores BUCK e BOOST fornecem na saída tensão com a mesma polaridade da tensão 
de entrada, a tensão de saída do conversor BUCK-BOOST tem polaridade contrária e seu valor pode ser menor, 
igual ou maior do que a tensão de entrada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Conforme podemos ver na figura 7, o conversor BUCK-BOOST é composto pelos mesmos elementos que o 
conversor BUCK sendo a posição do diodo e do indutor invertidas. 
 
 Funcionamento: 
 
 Quando o transistor é levado ao estado de saturação (chave ligada) pela tensão positiva aplicada na sua 
base pelo bloco de controle, temos uma tensão positiva no catodo do diodo (ponto E) igual a tensão de entrada 
VIN, conforme mostrado na figura 8 no intervalo de t0 à t1. Esta tensão polariza o diodo inversamente. No indutor 
a corrente circula do ponto E para a massa (veja figura 9) e a tensão VE é positiva. 
 Certo tempo depois o bloco de controle coloca na sua saída tensão nula o que leva o transistor ao estado de 
corte. Para que a corrente continue circulando no mesmo sentido e com a mesma intensidade, o indutor induz uma 
tensão nos seus terminais com polaridade contrária a anterior (veja figura 9) fazendo com que a tensão no ponto E 
seja negativa. Esta tensão polariza o diodo diretamente. Desprezando-se a queda de tensão no diodo podemos 
considerar a tensão VE igual à VOUT, , conforme mostrado na figura 8 no intervalo de t1 à t2. 
 Assim, a tensão do catodo em relação à massa (VE) será uma onda quadrada cujo valor médio é igual a 
zero pois em corrente contínua o indutor se comporta como um curto-circuito. Considerando-se o capacitor e o 
resistor de carga de elevado valor, a tensão de saída pode ser considerada contínua e igual ao valor máximo 
negativo da tensão VE, conforme mostrado na figura 8. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
figura 7 
VIN 
+ 
_ 
T 
CONTROLE 
 C 
D 
C
A
R
G
A 
L 
E 
figura 8 
wt 
t0 t1 t2 
VE 
+ VEMÁX = VIN 
A1 = A2 e 
 
VEMÉDIO = 0 
 VOUT 
wt 0 
- VEMÁX = - VOUT 
A1 
A2 
0 
- VEMÁX 
APOSTILA DE ELETRÔNICA INDUSTRIAL 3.6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Compensação de variações da tensão de entrada: 
 
 Se a tensão de entrada diminui, a área A1 e, consequentemente a área A2 também diminuem. Se os 
tempos de condução e não condução não forem alterados a redução da área A2 implica na redução da tensão de 
saída. Para fazer com que as áreas A1 e A2 fiquem iguais novamente e a tensão de saída VOUT não se altere, o 
circuito de controle aumenta tON e diminui tOFF. Desta forma a área A1 aumenta e a área A2 diminui até se 
igualarem novamente. 
 
 Relação entre a tensão de saída e a tensão de entrada: 
 
 A1 = VIN.tON A2 = VOUT.tOFF 
 
 Mas A1 = A2 e VIN.tON = VOUT.tOFF 
 
 Isolando a tensão de saída: 
 
 Mas tOFF = T - tON e a tensão de saída fica: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Se a razão cíclica δ for igual a 0,5, a tensão de saída será igual a tensão de entrada. Com razão cíclica 
menor do que 0,5, a tensão de saída será menor do que a tensão de entrada e, sendo a razão cíclica maior do 
que 0,5, a tensão de saída será maior do que a tensão de entrada. 
 
3.5-) CIRCUITO DE CONTROLE DO DISPOSITIVO DE CHAVEAMENTO: 
 
 O circuito é composto por um amplificador subtrator, formado pelos resistores R1 e R2 e pelo amplificador 
operacional 1, um gerador dente-de-serra e um circuito comparador (amplificador operacional 2), conforme 
mostrado na figura 10. 
 
- FUNCIONAMENTO DO CIRCUITO: 
 
 Na saída do amplificador subtrator tem-se uma tensão contínua proporcional à diferença entre a tensão de 
saída da fonte chaveada (VOUT) e a tensão de referência (VREF) denominada tensão de erro. Quando a tensão 
de erro (entrada não inversora do comparador) é maior do que a tensão dente-de-serra (entrada inversora), a 
saída do circuito comparador (amplificador operacional 2) vai para nível lógico alto e vice-versa. 
 Se a tensão de saída (VOUT) diminui um pouco, devido a redução da tensão de entrada da fonte, a tensão 
de erro aumenta, aumentando o tempo em que a saída do circuito comparador permanece em nível alto e o tempo 
de condução do dispositivo de chaveamento. Devido ao elevado ganho de tensão do circuito subtrator a redução 
da tensão de saída é muito pequena e a tensão de saída pode ser considerada praticamente constante. 
+ 
_ 
L VIN 
I 
_ 
+ 
L VIN 
I 
figura 9 
OFF
ON
INOUT t
t
.V=V 
 
δ1
δ
.V=V
:portanto δ = 
T
t
 mas 
T
t
1
T
t
.V=V
:resulta T por rdenominado e numerador dividindo 
tT
t
.V=V
INOUT
ON
ON
ON
INOUT
ON
ON
INOUT
 
APOSTILA DE ELETRÔNICA INDUSTRIAL 3.7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Muitos circuitos integrados foram desenvolvidos para fazer o controle dos dispositivos de chaveamento 
das fontes chaveadas como por exemplo: TL494, UC1840, UC1524, MC34262, etc. Estes CI's estão descritos no 
site: http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/htmlfile/CAP11/cap11.html. 
 Também pode-se utilizar microcontroladores para fazer o controle dos dispositivos de chaveamento. 
 
3.6 – CIRCUITO INTEGRADO 2576-XX 
 
 No volume I, capítulo 4, da apostila de eletrônica industrial foram estudadas as famíliasde circuitos integrados 
78XX, 79XX, que fornecem em sua saída tensão regulada e fixa cujo valor é dado pelos dois últimos algarismos (XX) 
e os circuitos integrados LM317 e LM337 que fornecem em sua saída tensão regulada variável. A fonte de tensão 
construída com estes circuitos integrados apresenta baixo rendimento e elevado volume pois o transistor opera na 
região ativa e a freqüência é baixa. 
 Os circuitos integrados da série 2576-XX são circuitos utilizados no controle de chaveamento dos conversores 
tipo BUCK. Os conversores construídos com este CI, figura 12, fornecem em sua saída tensão positiva regulada e 
fixa. Os algarismos após o hífen indicam o valor da tensão de saída do conversor, conforme tabela abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Os valores indicados na tabela são válidos para corrente de saída entre 0,5 e 3,0 A. 
 A fonte de tensão construída com este circuito apresenta rendimento igual ou superior a 75% pois o 
transistor opera no modo chaveado, ou seja, em corte ou saturação. O transistor de chaveamento e o circuito 
de controle estão dentro do CI e são necessários apenas 4 componentes externos para a construção da fonte, 
conforme mostrado na figura 12. 
NO DO CI VOUT (V) VINMÍN (V) VINMÁX (V) 
2576-3.3 3,3 6,0 40,0 
2576-5 5,0 8,0 40,0 
2576-12 12,0 15,0 40,0 
2576-15 15,0 18,0 40,0 
+ 
_ 
+ 
_ 
+ 
_ 
VREF 
VOUT 
GERADOR 
DENTE-DE- 
SERRA 
R2 
R1 
VERRO 
( )OUTREF
1
2
ERRO VV.R
R
=V - 
VCONTROLE 
1 
2 
figura 10 
VDENTE-SERRA 
VERRO 
0 t 
t 
VCONTROLE 
0 
figura 11 
APOSTILA DE ELETRÔNICA INDUSTRIAL 3.8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Além das versões com tensão fixa de saída existe também a versão com tensão de saída ajustável 
mostrada na figura 13. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O valor da tensão de saída do circuito é dado pela equação: 
 
 
 
 
 
 
 Observe que as equações são idênticas às do circuito LM317. 
 
 Os capacitores dos circuitos das figuras 12 e 13 são eletrolíticos, o indutor possui núcleo toroidal e o diodo é 
do tipo Schottky. 
 Maiores informações sobre o circuito integrado LM2576, assim como exemplo de projeto de fonte, podem 
ser encontrados no site http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/nationalsemiconductor/DS011476.PDF da 
National Semiconductor. 
 A pinagem do circuito integrado está mostrada na figura 14. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Para operação normal do CI o pino ON/OFF deve ser conectado na massa (nível lógico 0). Aplicando-se 
nível lógico alto (TTL ou CMOS) coloca o CI no modo STAND-BY, ou seja, ele recebe tensão na entrada mas não 
fornece tensão na saída. O nível lógico no pino ON/OFF pode ser proveniente de um circuito acionado por 
controle remoto. Este pino não deve ser deixado desconectado. 
 
 
 
1) 
1,23
V
 ( x R=R 
) 
R1
R2
 + 1 ( x 1,23=V
OUT
12
OUT
 1,0 KΩ ≤ R1 ≤ 5,0 KΩ 
TENSÃO DE SAÍDA 
REGULADA = 5,0 V 
LM2576-5.0/ 
LM2576HV-5.0 
7V – 40 V 
(60V PARA HV) 
TENSÃO CONTÍNUA 
DE ENTRADA NÃO 
REGULADA 
CIN 
100 µF 
75 V 
+VIN 
1 
GND 3 5 ON/OFF 
COUT 
1000 µF 
25 V 
L1 
100 µH 
OUTPUT 
FEEDBACK 
2 
4 
D1 
MBR360 
TENSÃO DE SAÍDA 
REGULADA = 5,0 V 
figura 12 
LM2576-ADJ/ 
LM2576HV-ADJ 
7V – 40 V 
(60V PARA HV) 
TENSÃO CONTÍNUA 
DE ENTRADA NÃO 
REGULADA 
CIN 
100 µF 
75 V 
+VIN 
1 
GND 3 5 ON/OFF 
COUT 
1000 µF 25 V 
 
L1 
100 µH 
OUTPUT 
FEEDBACK 
2 
4 
D1 
MBR360 
R2 
R1 
figura 13 
figura 14 
APOSTILA DE ELETRÔNICA INDUSTRIAL 3.9 
 
EXERCÍCIOS 
1-) Em que região(ões) de operação o transistor funciona na fonte chaveada? E nos reguladores lineares de tensão? 
2-) O que podemos afirmar em relação à potência dissipada pelo transistor de uma fonte chaveada? Justifique sua 
resposta. 
3-) Qual é o valor da freqüência de chaveamento de uma fonte chaveada? Que conseqüências este valor de 
freqüência traz para o capacitor e para o indutor de filtro? 
4-) Cite o nome dos 3 tipos de conversores chaveados que estudamos. 
5-) Faça o desenho de um conversor BUCK e comente sobre as partes que o compõe. 
6-) Faça o gráfico mostrando a forma de onda: 
a) Da tensão de entrada do conversor BUCK (VIN). 
b) Da tensão do emissor do transistor em relação à massa (VE). 
c) Da tensão de saída do conversor (VOUT). 
 
7-) Identifique no gráfico do item b do exercício anterior o intervalo de condução e de não condução do transistor. 
8-) Em relação ao exercício 6, que valores da tensão VE correspondem, respectivamente, à tensão de entrada e à 
tensão na carga? 
9-) Defina valor médio ou componente contínua de uma tensão periódica. 
10-) Explique de que maneira o conversor BUCK mantém a tensão em sua saída constante quando a tensão na 
sua entrada aumenta. 
11-) Escreva a equação matemática que relaciona a tensão de saída com a tensão de entrada no conversor BUCK. 
12-) Considere que a tensão aplicada na entrada da fonte chaveada mostrada na figura 2 é de 24 V e calcule o 
tempo de condução e de não condução do transistor para que a tensão na carga seja de 10 V. A freqüência de 
chaveamento do transistor é de 200 KHz. 
 
13-) Repita o exercício anterior considerando-se que a tensão de entrada da fonte chaveada foi reduzida para 18V. 
 
14-) Faça o desenho de um conversor BOOST e comente sobre as partes que o compõe. 
15-) Em termos de construção, qual a diferença entre os conversores BUCK e BOOST? 
16-) Faça o gráfico mostrando a forma de onda: 
a-) Da tensão de entrada do conversor BOOST (VIN). 
b-) Da tensão do emissor do transistor em relação à massa (VE). 
c-) Da tensão de saída do conversor (VOUT). 
 
17-) Identifique no gráfico do item b do exercício anterior o intervalo de condução e de não condução do transistor. 
18-) Em relação ao exercício 16, que valores da tensão VE correspondem, respectivamente, à tensão de entrada e 
à tensão na carga? 
19-) Explique de que maneira o conversor BOOST mantém a tensão em sua saída constante quando a tensão na 
sua entrada aumenta. 
20-) Escreva a equação matemática que relaciona a tensão de saída com a tensão de entrada no conversor BOOST. 
21-) Considere que a tensão aplicada na entrada do conversor BOOST mostrada na figura 4 é de 20 V e calcule o 
tempo de condução e de não condução do transistor para que a tensão na carga seja de 32 V. A freqüência de 
chaveamento do transistor é de 200 KHz. 
 
22-) Repita o exercício anterior considerando-se que a tensão de entrada da fonte chaveada foi reduzida para 18V. 
 
APOSTILA DE ELETRÔNICA INDUSTRIAL 3.10 
 
23-) Faça o desenho de um conversor BUCK-BOOST e comente sobre as partes que o compõe. 
24-) Em termos de construção, qual a diferença entre os conversores BUCK e BUCK-BOOST? 
25-) Faça o gráfico mostrando a forma de onda: 
a) Da tensão de entrada do conversor BUCK-BOOST (VIN). 
b) Da tensão do emissor do transistor em relação à massa (VE). 
c) Da tensão de saída do conversor (VOUT). 
 
26-) Identifique no gráfico do item b do exercício anterior o intervalo de condução e de não condução do transistor. 
27-) Em relação ao exercício 25, que valores da tensão VE correspondem, respectivamente, à tensão de entrada e 
à tensão na carga? 
28-) Explique de que maneira o conversor BUCK-BOOST mantém a tensão em sua saída constante quando a 
tensão na sua entrada aumentar. 
29-) Escreva a equação matemática que relaciona a tensão de saída com a tensão de entrada no conversor BUCK-
BOOST. 
30-) Considere que a tensão aplicada na entrada da fonte chaveada mostrada na figura 7 é de 24 V e calcule o 
tempo de condução e de não condução do transistor para que a tensão na carga seja de 10 V. A freqüência de 
chaveamento do transistor é de 200 KHz.31-) Repita o exercício anterior considerando-se que a tensão de entrada da fonte chaveada foi reduzida para 20V. 
 
32-) No que se refere à relação entre a tensão de saída e a tensão de entrada, qual é a diferença entre os 
conversores BUCK, BOOST e BUCK-BOOST? 
 
33-) Faça o desenho do circuito de controle do dispositivo de chaveamento da fonte chaveada. Identifique os 
componentes do circuito subtrator e do circuito comparador. 
 
34-) Explique o funcionamento do circuito do exercício anterior considerando-se que a tensão de saída da fonte 
chaveada aumentou um pouco. 
 
35-) O que significam os dois algarismos após o hífen do número que identifica o circuito integrado LM2576-XX? 
 
36-) Qual é a diferença entre os circuitos integrados LM2576-XX e LM2576-ADJ? 
 
37-) Faça o desenho de uma fonte de tensão fixa construída com o CI LM2576-XX. Não precisa colocar os 
valores dos componentes nem o número dos pinos do CI. 
 
38-) Faça o desenho de uma fonte de tensão ajustável construída com o CI LM2576-XX. Não precisa colocar os 
valores dos componentes nem o número dos pinos do CI. 
 
39-) Qual o tipo de capacitor, de indutor e do diodo que devem ser utilizados nas fontes construídas com o CI 
LM2576-XX? 
 
40-) Calcule o valor dos resistores R1 e R2 para que tenhamos na saída do circuito da figura 13 uma tensão de 15 V. 
 
RESPOSTAS 
 
12-) TON = 2,08 µs; TOFF = 2,92 µs 
13-) TON = 2,78 µs; TOFF = 2,22 µs 
21-) TON = 1,875 µs; TOFF = 3,125 µs 
22-) TON = 2,19 µs; TOFF = 2,81 µs 
30-) TON = 1,47µs; TOFF = 3,53 µs 
31-) TON = 1,665 µs; TOFF = 3,335 µs 
 
 
 
 
 
APOSTILA DE ELETRÔNICA INDUSTRIAL 3.11 
 
C1
2200uF
R1
100
B1
120V
V1
VPULSE
L1
100mH
D1
DIODE
R3
10K
Q1
TIP122
AULA PRÁTICA 
 
1a TAREFA 
PROCEDIMENTO: 
 
a-) Construa no simulador o circuito mostrado na figura abaixo. 
 
b-) Conecte o canal A do osciloscópio (traço amarelo) no catodo do diodo, o canal B (traço azul) no terminal 
superior da carga e o canal C (traço rosa) no terminal superior da fonte. 
 
c-) Ajuste o gerador de onda quadrada com os seguintes valores: 
 pulse value: 10 V 
 período: 100 µs pulse width (largura de pulso): 20 µs 
 rise time (tempo de subida): 1 µs fall time (tempo de descida): 1 µs 
 
d-) Faça a simulação do circuito, e ajuste o zero dos três canais na linha central da tela do osciloscópio. Ajuste a 
sensibilidade dos três canais em 20V/div, e observe que a tensão na carga é igual ao valor médio da tensão no catodo 
do diodo e que a tensão média desta tensão é igual à tensão da carga. 
 
e-) Meça e anote na tabela abaixo o valor da tensão na carga. 
 
f-) Ajuste a largura de pulso da tensão do gerador de onda quadrada nos valores indicados na tabela, simule e anote os 
resultados obtidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
g-) Conclusão: __________________________________________________________________________________ 
 
h-) Qual o valor da tensão de saída com tensão de entrada igual a 120 V e largura de pulso de 20 µs? __________ 
Reduza a tensão de entrada para 60 V e ajuste a largura de pulso até obter na saída o mesmo valor de tensão. 
 largura de pulso = _______________ 
 
Conclusão: Para manter a tensão na carga constante, quando a tensão de entrada diminui o que deve acontecer 
com a largura do pulso de tensão? 
largura pulso VOUT (V) 
1 ns 
10 µs 
20 µs 
30 µs 
40 µs 
50 µs 
60 µs 
70 µs 
80 µs 
90 µs 
100 µs 
 
APOSTILA DE ELETRÔNICA INDUSTRIAL 3.12 
 
L1
100mH
B1
9V
Q1
TIP31
R1
50
D1
12TQ045
V1
VPULSE
R2
100
C1
2200uF
2a TAREFA 
 
PROCEDIMENTO: 
 
a-) Construa no simulador o circuito mostrado na figura abaixo. 
 
b-) Conecte o canal A do osciloscópio (traço amarelo) no anodo do diodo e o canal B (traço azul) no terminal 
superior da carga. 
 
c-) Ajuste o gerador de onda quadrada com os seguintes valores: 
 pulse value: 10 V 
 período: 100 µs pulse width (largura de pulso): 20 µs 
 rise time (tempo de subida): 1 ns fall time (tempo de descida): 1 ns 
 
d-) Faça a simulação do circuito, e ajuste o zero dos três canais na linha central da tela do osciloscópio. Ajuste a 
sensibilidade dos três canais em 20V/div, e observe que a tensão na carga é igual ao valor máximo da tensão no anodo 
do diodo e que a tensão média desta tensão é igual à tensão da fonte. 
 
e-) Meça e anote na tabela abaixo o valor da tensão média na carga. 
 
f-) Ajuste a largura de pulso da tensão do gerador de onda quadrada nos valores indicados na tabela, simule e anote os 
resultados obtidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
g-) Conclusão: __________________________________________________________________________________ 
 
h-) Qual o valor da tensão de saída com tensão de entrada igual a 9 V e largura de pulso de 20 µs? __________ 
Reduza a tensão de entrada para 6 V e ajuste a largura de pulso até obter na saída o mesmo valor de tensão. 
 largura de pulso = _______________ 
 
Conclusão: Para manter a tensão na carga constante, quando a tensão de entrada diminui o que deve acontecer 
com a largura do pulso de tensão? 
 
largura pulso VOUT (V) 
1 ns 
10 µs 
20 µs 
30 µs 
40 µs 
50 µs 
60 µs 
65 µs