Logo Passei Direto
Buscar
Material
páginas com resultados encontrados.
páginas com resultados encontrados.

Prévia do material em texto

ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 1 de 24 
 Chaves de Potência - Rev.2 
 
 
Daremos sequência ao estudo de algumas chaves de potência analisando as perdas 
de potência, os seus principais parâmetros, e a adequação de utilização de cada uma 
delas analisando as variantes Frequência x Tensão x Corrente, e algumas aplicações. 
Transistores de potência são transistores com altos valores nominais de tensão e 
corrente. Em Eletrônica de Potência, onde o objetivo principal é o controle de 
potência, eles são utilizados, principalmente em choppers (conversores DC-DC), e 
inversores de tensão (DC-AC). 
 
O IGBT 
 
O IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor) associa a característica de comando dos 
MOSFET com a característica de condução dos BJT. Nos últimos anos, vem tendo 
considerável evolução, com o crescimento de sua velocidade de comutação. 
A figura a seguir mostra o símbolo e a curva característica do IGBT, onde se nota 
que o componente apresenta os terminais coletor e emissor (como no BJT) e gate 
(como no Mosfet). 
A invenção do IGBT, foi induzida pelas limitações típicas de tensão dos MOSFETs 
e dos BJTs, e de corrente dos MOSFETs. Os IGBTs são próprios para tarefas que 
envolvem alta tensão e alta corrente. 
Trabalham com baixas perdas no estado ligado, e requerem circuitos simples de 
acionamento. Suportam velocidades de chaveamento relativamente altas. 
 
 
 
ELETRÔ�ICA DE 
POT�CIA 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 2 de 24 
Módulo de um IGBT: 
 
 
 
O IGBT apresenta a vantagem de ser comandado por tensão requerendo baixa 
quantidade de energia do circuito de comando, e em condução tem a vantagem do 
BJT de baixas tensões VCEon, podendo conduzir elevadas correntes com baixas 
perdas. 
 
O tempo de entrada em condução é maior que o do MOSFET, na ordem de décimos 
de µs, e no bloqueio surge o fenômeno da corrente de cauda que provoca elevadas 
perdas de comutação em altas freqüências. 
 
A figura a seguir mostra o esquema simplificado do comando com suas principais 
formas de onda. Tipicamente, VGE entre 12V e 20V resulta em VCEON reduzida, 
diminuindo as perdas de condução. 
 
 
 
Os IGBT’s são muito utilizados 
em conversores isolados e não 
isolados, inversores e choppers, e 
em aplicações de controle de 
corrente de partida de motores . 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 3 de 24 
A tabela a seguir mostra as características principais de uma linha comercial de 
IGBT’s da International Rectifiers Semiconductors e seus parâmetros importantes a 
serem especificados e aplicações típicas. 
 
 
 
 
 
 tr = tempo de subida 
 td(on) = tempo de atraso na entrada em condução 
 tf = tempo de descida 
 td(off) = tempo de atraso no bloqueio 
 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 4 de 24 
Mosfet de Potência 
 
O Mosfet (Transistor de Efeito de Campo Metal Óxido-Semicondutor), cujo símbolo 
e curva característica são mostrados na figura a seguir, é um componente totalmente 
controlado: é comandado por tensão aplicada entre os terminais Gate (G) e Fonte 
(S). Este dispositivo se aproxima de uma chave fechada (região ôhmica) quando a 
tensão VGS é adequada, tipicamente de 9 a 15V. E está bloqueado quando esta tensão 
for inferior ao limite VGSth (4V, típico). Quando em condução, o dispositivo 
necessita de permanente aplicação da tensão VGS (tensão entre gate e fonte), 
entretanto não flui corrente no gate, exceto durante as transições ON – OFF e OFF – 
ON, quando a capacitância de gate é carregada e descarregada. 
 
 
 
Condições de operação 
 
• Condução garantida: tensão VGS > 0 e maior que VTH 
• Bloqueio garantido: tensão VGS = 0. 
 
Operando na região ôhmica, o Mosfet se comporta como uma resistência de valor 
relativamente baixo entre dreno e fonte (RDSON), sendo assim, é a região de 
interesse para operação como chave. 
 
 
 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 5 de 24 
Características importantes 
 
- O transistor MosFet conduz se for aplicada uma tensão VGS > VTH e cessa a 
condução se VGS < VTH ; 
- A tensão de “threshold” VTH é da ordem de uns 3V a 4V; 
- A impedância de entrada entre gatilho e source é elevada. Desse modo a potência 
consumida do circuito de comando (gatilho) é pequena. 
- A máxima tensão VGS é de até +30V (tipicamente, até +20V). 
 
Existe um valor máximo de tensão VGS que pode ser aplicada ao MosFet acima da 
qual ocorre destruição do transistor. 
Para evitar este problema, é comum utilizar zener entre gate e souce (catodo = gate). 
 
– Os tempos de comutação são curtos (da ordem de dezenas de ns), logo este 
dispositivo possui poucas perdas em aplicações de altas freqüências (acima de 50K 
Hz). Desse modo podem operar com freqüências mais elevadas; 
 
- O parâmetro mais importante do MosFet é a resistencia do canal RDSon. 
Este parâmetro está relacionado com as perdas de potência por CONDUÇÃO: 
Pcon ≈ Rds(on) . Id2. ton / T 
 
 
 
 
 
 
- Uma outra característica importante é a capacitância Cgs intrínseca entre gate e 
source (ordem de nF), que interfere nas perdas por CHAVEAMENTO. Perdas por 
chaveamento são as perdas que ocorrem no transistor durante a subida ou descida da 
tensão VDS, ou seja, enquanto o transistor está ligando ou desligando. Quanto maior 
for o valor de Cgs, maior será o tempo de subida, acarretando maiores perdas no 
chaveamento (cruzamento Vds x Id). 
 
 
Quanto menor for o valor ôhmico da resistência Rds , menores serão as perdas por 
condução. Portanto, o compromisso no projeto será utilizar um transistor MOSFET que 
tenha menor Rds possível. Este parâmetro se torna ainda mais essencial em baixas 
tensões de chaveamento, e altas potências de transferência para a carga, onde a corrente 
Id terá de ser maior. 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 6 de 24 
 
Como o dispositivo é comandado por tensão, seu circuito de gate é simples e 
consome pouca energia, como mostra o esquema e as formas de onda da figura a 
seguir. 
 
 
Cabe destacar que em qualquer Mosfet existe um diodo intrínseco entre os terminais 
fonte e dreno. A tabela a seguir mostra as características principais de uma linha 
comercial de Mosfet’s da International Rectifiers Semiconductors e alguns de seus 
parâmetros importantes a serem especificados. Pode-se verificar o incremento de 
RDson com o aumento da tensão máxima admissível, bem como a redução nos 
limites máximos de corrente admissíveis. 
 
 
 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 7 de 24 
 
 
Os principais parâmetros de um Mosfet de potência são: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 8 de 24 
Perdas de potência (efeito Joule) 
 
 Perdas na Comutação (chaveamento) Perdas na Condução 
 
 
 
 
 
 
 
Formas de onda nas chaves: 
+
Vin RL
Vce
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pcon = Pon + PoffPon = RDSon . ID
2 . ton / T 
 
Poff = Vce(máx) . Ic(fuga) . toff / T ≈ 0 
 
Portanto: Pcon ≈ RDSon . ID
2 . ton / T 
 
Grande influência da resistência RDS . 
Pchav = Psw(on) + Psw(off) 
 
Depende da área de cruzamento ID x VDS 
 
tanto na subida quanto na descida. 
 
Chave 
ideal 
 
Vce 
+Vin 
 
Chave 
real 
 Vo Transistor = Chave de potência 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 9 de 24 
Resistor de Gate (RG) 
Quanto menor o resistor de gate, menor será o tempo de chaveamento da tensão: 
 
 
 
 
 
 
 
Dimensionamento do Resistor de Gate (Rg) nos MOSFET’s 
 
Seja Ciss = 4300pF e Vc = Vgs(pico) = 10V: 
 
Deseja-se levar Vgs a 10V com tempo de atraso na 
 
entrada em condução tdon = 35ns (Datasheet). 
 
Q = Ciss . Vgs(pico) 
Q = Ig(pico) . tdon 
Portanto: 
 
Ciss . Vgs(pico) = Ig(pico) . tdon 
 
Ig(pico) = Ciss . Vgs(pico) / tdon � Ig(pico) = 4300p . 10 / 35n = 1,228A 
 
O mesmo pulso de corrente é extraído quando S1 é aberta ou quando S2 é fechada, para 
bloquear o MOSFET. 
Assim, pela lei de Ohm: Rg(condução) = Vgs(pico) / Ig(pico) = 10 / 1,228 = 8 Ω 
Observação: Se o projetista adotar td (on) = 40ns, o resistor de gate será igual a: 
Ig(pico) = 4300p . 10 / 40n = 1,075A 
Rg(condução) = Vgs(pico) / Ig(pico) = 10 / 1,075 = 9,3 Ω 
Isto significa que se adotarmos no projeto um delay time (tdon) maior, será necessário 
utilizar um resistor de gate Rg com maior valor ômhico. 
 
 
Quanto menor for o valor de Rg, menor será o tempo de subida (tr) da tensão VD . 
Se o tempo de subida for reduzido, as perdas no chaveamento também serão reduzidas. 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 10 de 24 
 IMPLICAÇÕES DO AUME�TO DE Rg 
 
- O aumento de Rg torna a subida da tensão de gate mais lenta, isto é, o tempo de atraso no 
disparo td(on) do gate aumenta. Em tese, o aumento de Rg aumenta a área de cruzamento 
Id x Vds, o que representa aumento das perdas por efeito Joule na comutação (diminuição 
da eficiência). 
- Outro problema poderá ocorrer para Rg muito alto: o disparo do transistor (gate) poderá 
ocorrer num ponto próximo ou abaixo de 4V (tensão de “threshold”), o que é indesejável, 
podendo danificar o transistor. 
 
UTILIZAÇÃO EM ALTAS POTÊ�CIAS 
 
Dois tipos de transistores são muito utilizados em altas potências: o BJT (Transistor 
Bipolar de Junção), e o MOSFET (Transistor de Efeito de Campo Metal-Óxido-
Semicondutor). Quadro comparativo BJT x MOSFET: 
 
BJT (TBP) 
 
 
MOSFET 
 
 
 
 
 
 
Trabalha em frequencias de chaveamento mais 
baixas que o MOSFET 
Trabalha em altas frequencias de chaveamento 
Operado por corrente de base Operado por tensão no Gate 
Baixa impedância de entrada (necessita de alta 
corrente na base para mantê-lo em condução) 
Alta impedância de entrada (necessita de baixa 
corrente no gate para mantê-lo em condução) 
Em mesmas condições nominais de operação: 
Vce (BJT) < Vds (MOSFET) no estado ligado 
Em mesmas condições nominais de operação: 
Vds (MOSFET) > Vce (BJT) no estado ligado 
 
 
BJT p/ altas correntes é também chamado TBP – Transistor Bipolar de Potência 
 
Em aplicações de alta tensão em que as perdas no estado ligado precisam ser 
minimizadas, considerando as mesmas condições nominais de operação no BJT e no 
MOSFET, podemos dizer que o BJT é preferível, mesmo que as perdas de 
chaveamento sejam relativamente altas. 
 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 11 de 24 
 
Escolha do Semicondutor adequado 
 
A escolha do semicondutor para uma aplicação específica deve levar em conta 
vários fatores como: custo do dispositivo, os níveis de tensão e corrente em que vão 
trabalhar, a complexidade do circuito de comando e seu custo, e a freqüência com 
que o dispositivo irá operar. 
Os tiristores são os semicondutores de potência de menor custo, entretanto 
apresentam limitações devido à baixa velocidade de comutação (frequência de 
operação), a complexidade do circuito de comando e dificuldade no bloqueio. São 
amplamente utilizados em conversores que usam comutação pela rede, como 
retificadores controlados e controladores CA. O SCR se destaca pela sua elevada 
capacidade de corrente e tensão suportável (3kA/ 5kV). 
 
 
 
Antes do desenvolvimento dos Mosfet’s o único dispositivo disponível para 
aplicações em conversores de alta freqüência (1 a 10 kHz) e médias potências era o 
transistor bipolar de potência – BJT. 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 12 de 24 
A tecnologia deste dispositivo evoluiu bastante, permitindo a fabricação de 
componentes com capacidade de suportar corrente de coletor de centenas de 
ampères e tensões de bloqueio de até 800 V. A principal vantagem do BJT de 
potência é o custo, particularmente em altas tensões, enquanto suas principais 
desvantagens são a complexidade e custo do circuito de comando e limitação na 
velocidade de comutação, tornando-se uma tecnologia ultrapassada. É aplicado em 
deflexão horizontal de TVs e monitores, amplificador de áudio, etc. 
O Mosfet opera muito bem em altas freqüências e necessita de um simples circuito 
de comando. Assim, reina absoluto em aplicações de alta freqüência (acima dos 
50kHz) e baixas tensões e correntes. 
A resistência de condução dos Mosfet’s cresce muito com o aumento da máxima 
tensão suportável, o que leva a uma redução da capacidade de corrente. Deste modo, 
normalmente os Mosfet’s são utilizados para tensões inferiores a 500V. Para 
maiores tensões a aplicação se restringe a médias potências. Geralmente são usados 
em fontes de alimentação chaveadas, reatores eletrônicos, relés de estado sólido de 
sistemas automotivos, etc. O mais recente dos semicondutores desenvolvidos - o 
IGBT – vem se destacando pela sua capacidade de condução de altas correntes e de 
suportar elevadas tensões (500A/2KV), além da simplicidade de seu circuito de 
comando. Embora mais lentos que os Mosfet’s, os IGBT’s são mais rápidos que os 
BJT’s permitindo operação em freqüências até 50kHz (alguns mais atuais operam 
até 60KHz). Trata-se de uma tecnologia em crescente desenvolvimento, que 
permitiu a melhoria dos acionamentos de motores CA, com o desenvolvimento dos 
Inversores de freqüência PWM. Sua aplicação vai desde acionamento de motores até 
ignição automotiva. 
Num dado projeto, se a seleção está entre MOSFET e IGBT, podemos dizer que: 
 
 
 
 
 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 13 de 24 
 
 
 
 
 
 
 
 
Comparação entre os principais dispositivos semicondutores 
 
 
S�UBBERS 
Durante a comutação, picos de alta tensão são induzidos no transistor de potência: 
A energia acumulada no indutor é dissipada sobre a chave, podendo provocar danos. 
Para evitar estes danos, é comum utilizar circuitos Snubbers (entre D e S): 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Circuito de comando de gatilho não-isolado: 
 
 
Circuito de comando de gatilho isolado: 
 
 
Estágio 
de saída 
de um 
Integrado 
Ig depende 
do valor de 
R1 
O Snubber ajuda a 
reduzir o picode 
tensão, e portanto, 
as perdas na 
comutação do 
transistor. 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 14 de 24 
Os transistores de potência devem possuir as seguintes proteções: 
- Contra altas correntes na partida (softstart) * 
- Desligamento por sobrecorrente entre D-S * 
- Snubber para supressão de transientes (entre D-S) 
- Utilização de zener na porta, para evitar sobretensões no Gate. 
 
* Os dois primeiros itens podem ser feitos por CI dedicado. 
 
 
Circuitos integrados Dedicados 
O rápido desenvolvimento de fontes chaveadas levou os fabricantes de componentes 
eletrônicos a produzirem CI’s com múltiplas funções capazes de realizar várias operações 
simultâneas bastando para isso, adicionar alguns componentes externos: 
 
* Soft start (partida progressiva); 
* largura de pulso do gate aumenta gradativamente até o valor final; 
* monitoração da corrente no dreno, com desligamento em caso de sobrecorrente. 
 
O mais popular e de maior disponibilidade no mercado é o LM3524 (ou LM3525) PWM 
Control Circuit. Para elevar o Fator de Potência em pré-reguladores, é muito comum a 
utilização do CI UC 3854 (Unitrode). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 15 de 24 
Aplicação típica de transistores de potência (MOSFETs) 
 
Retificadores convencionais possuem um capacitor de valor expressivo logo após a ponte 
retificadora, para promover tensão contínua de baixo Ripple, como mostra a figura a 
seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
Isto gera harmônicos no sistema elétrico, pois o 
pico de corrente na entrada é expressivo. 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 16 de 24 
 
 
 
Fator de potência é a relação entra a potência ativa e a potência aparente. 
 
Podemos dizer que : FP = cos φ = cosseno do ângulo de defasagem entre tensão e 
corrente. 
 
 S (VA) 
Q(Var) FP = cos φ = P / S 
 φ = ângulo de defasagem entre Tensão e Corrente 
 P(W) 
 
P = S . cos φ 
S = V . I e S2 = Q2 + P2 
Q = S . sen φ 
 
Perceba que enquanto a potência ativa é sempre consumida na execução de trabalho, 
a potência reativa além de não produzir trabalho, provoca o aparecimento de uma 
corrente adicional que circula entre a carga e a fonte de alimentação, ocupando um 
espaço no sistema elétrico que poderia ser utilizado para fornecer mais energia 
ativa. 
 
O Fator de Potência é usado para determinar se uma carga está com excesso de 
potência reativa. A potência reativa exige corrente adicional, mas não realiza 
nenhum trabalho! 
A corrente excedente aquece cabos e sobrecarrega circuitos, havendo portanto um 
desperdício de energia. 
 φ 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 17 de 24 
 
Por isso, a ANEEL estipulou desde 1992 que equipamentos industriais - 
especialmente os que operam em altas frequências - tenham Fator de Potência (FP) 
minimo de 0,92. Por isso, em equipamentos em que a carga é não – linear, há a 
necessidade de se elevar o Fator de Potência. 
Para entender melhor o significado destas três potências, vamos fazer uma analogia: 
 
 
 
 
Como pode ser visto na figura acima, a Potencia Ativa (W) representa a porção 
líquida do copo, ou seja, a parte que realmente será utilizada para matar a sede. 
Como na vida nem tudo é perfeito, junto com a cerveja vem uma parte de espuma, 
representada pela Potência Reativa (VAr). Essa espuma está ocupando lugar no 
copo, porém não é utilizada para matar a sede. 
O conteúdo total do copo representa a Potência Aparente. 
Tanto espuma quanto cerveja ocupam espaço no copo, da mesma forma que 
potência ativa e reativa ocupam a rede elétrica, diminuindo a real capacidade de 
transmissão de potência ativa da rede, em função de potência reativa ali presente. 
- Quanto menos espuma tiver no copo, haverá mais cerveja. Ou seja, quanto menos 
Potência Reativa for consumida, maior será o Fator de Potência. 
- Se um sistema não consome Potência Reativa, possui um Fator de Potência 
unitário, ou seja, toda a potência drenada da fonte (rede elétrica) é convertida em 
trabalho. 
Em um mundo ideal, relembrando a analogia da cerveja, VAr deve ser muito 
pequena (a espuma deve se aproximar de zero) com W constante (menos espuma e 
mais cerveja). Desta forma haverá um melhor aproveitamento da capacidade do 
copo (energia elétrica). 
 
 
 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 18 de 24 
 
O diagrama em blocos a seguir mostra uma fonte estabilizada com correção 
(elevação) do FP através da utilização de MOSFET’s nas etapas de pré-regulação e 
osciladora, operando em alta frequência: 
 
 
 
 
 
a) Etapa de Pré-Regulação e elevação do FP (chaveamento na ordem de KHz) 
 
 
 
 
 
Conversor BOOST � É um circuito elevador de tensão: 
 
A tensão na saída atinje valores até 5 x Vin 
 
 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 19 de 24 
 
 
 
 
 
 
 
Funcionamento da etapa de potência 
 
 
Quando o transistor MOSFET T1 está desligado, o capacitor de saida Cs armazena 
tensão proveniente retificação da entrada. Quando o transistor de potência for 
ligado, será aplicada a tensão +Ve ao indutor Ls. No próximo desligamento do 
transistor, pelo efeito da Lei de Lenz, a tensão Ve no indutor inverte a sua polaridade 
e ela se somará à tensão anteriormente armazenada no capacitor Cs, mantendo a 
saída com uma tensão aproximada de +400Vcc. A regulação de tensão se dá pela 
variação da largura de pulsos (ton/T) no gate do transistor T1 (modulação PWM). 
 
Pré-Regulador BOOST: CI UC3854 dedicado para elevação do FP 
Cs 
 Ls 
400Vcc 
 +Ve 
 T1 
Ds 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 20 de 24 
 
 www.unitrode.com 
 
 
 
 
 Ponte 
Retificadora 
 
 Controle 
 
 Boost 
 
 Pulsos PWM 
 
 Pré-Regulador Boost - 
Saída de 
pulsos em 
PWM 
Gate: 
Modulação 
PWM 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 21 de 24 
 
 
 
 
Comparação dos resultados antes e depois da elevação do FP: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 22 de 24 
Fonte chaveada 
 
 
Observe que a ponte retificadora, os MOSFET’s e o(s) diodo(s) de saída estão 
alojados no mesmo dissipador, sendo isolados por mica. Observe também o material 
do transformador (Ferrite), e o tamanho físico dos componentes: redução substancial 
devido à operação em alta frequência. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- O filtro de RF evita o retorno de ruídos de chaveamento de MOSFET para a rede 
elétrica, e também a entrada de interferências de alta frequência pela rede elétrica. 
- O transformador com núcleo de ferrite (aspectofísico similar a pó de lápis, 
rígido), é específico para utilização em altas frequências de chaveamento. 
 
Ponte 
Retificadora 
 
 Entrada AC Saídas DC 
Dissipador de 
calor (aluminio) 
Transistores 
Mosfet 
Transformador 
com núcleo de 
ferrite 
Diodo(s) de 
saída 
Filtro 
de RF 
CI gerador de pulsos 
para os MOSFET’s 
Filtragem de 
saída 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 23 de 24 
Atividade para sala de aula: 
 
Questões: 
 
l. Qual é o valor da tensão “threshold” VTH típico de uma chave de potência e qual é 
o seu significado? 
2. Qual é a vantagem de emprego de chaves de potência em altas frequências ? 
3. Quais são as faixas de operação em frequência dos MOSFETS e dos IGBT’s 
4. Quais são as diferenças entre MOSFET e IGBT? 
5. Quais são as vantagens da elevação do FP em retificadores chaveados? Esboçe a 
forma de onda da corrente na entrada sem e com a elevação do FP. 
6. Qual é a vantagem da utilização do pré-regulador BOOST antes da etapa de 
potência de um retificador chaveado? 
7. Explique de que forma o excesso de potência reativa interfere no FP. 
8. Quais são as vantagens da utilização de circuitos integrados dedicados em 
retificadores chaveados? 
9. Explique por quê os transistores de potência devem posuir as proteções a seguir 
(explique cada uma delas) : 
a) Desligamento por sobrecorrente entre D-S 
b) Snubber (entre D-S) 
 
10. De que forma geralmente se escolhe um semicondutor de potência a dequado 
para o projeto? (levando em consideração frequencia, tensão e corrente) 
11. Explique como deve ser escolhido um MOSFET, levando em consideração a 
resistência de gate Rg, a capacitância Ciss, e os tempos tf (descida) e tr (subida). 
12. Defina “corrente de cauda” e em qual chave de potência ela é característica. 
13. Explique: 
a) O que são perdas na condução e no chaveamento? 
b) Como se pode reduzir cada uma destas perdas para reduzir a dissipação final 
por efeito Joule? 
 
 
 
 ELPOT – Prof. Milton D Xavier - Página 24 de 24 
Algumas respostas: 
 
2) Em altas frequências, a performance de algumas chaves de potência é maior, como por exemplo 
o MOSFET e o IGBT. Quando um dispositivo de potência como o MOSFET por exemplo, é 
chaveado, suas perdas em relação à condução linear (constante) podem ser muito menores e isso 
implica em redução de corrente média no dispositivo, e por consequência em menores custos. Uma 
redução consequente do tamanho do dissipador é evidente, dado que quando chaveado, o transistor 
MOSFET terá períodos de não condução intercalados aos de condução. Inevitável citar que em altas 
frequências, podemos reduzir valores de capacitores, transformador e indutores. Tudo isso conta a 
favor da redução de custos, peso e volume. 
 
5) Com a elevação do FP em reguladores chaveados, temos como consequência: 
- redução de distorções harmônicas; 
- redução nominal de dispositivos de proteção, comom por exemplo disjuntores; 
- redução de bitola de fios na instalação; 
- diminuição de perdas por efeito joule na instalação e nas chaves de potência; 
- melhor aproveitamento de energia, sem disperdícios de potência reativa. 
- redução no valor da conta de energia a ser paga à concessionária de energia, etc. 
 
6) A utilização de um pré-regulador boost antes da etapa de potência de um retificador chaveado 
proporciona dupla função: elevar a tensão DC no barramento de saída para então para excitar o 
transformador com baixas correntes (utilizando por exemplo uma ponte H - o que resulta em 
redução da área de seção transversal do enrolamento primário do transformador, e consequente 
redução de peso, volume e custo), e elevar o FP para reduzir o excesso de potência reativa. 
Para melhor entender, considerando o transformador ideal, consegue-se extrair uma potência de 
1KW do primário com duas supostas situações : 
 
V1 = 500V ; I1 = 2A � obviamente esta é a mais vantajosa (veja o valor da corrente) 
 ou 
V1 = 50V ; I1 = 20A 
 
8) Os CIs dedicados exercem funções múltiplas, facilitando a execução do projeto, proporcionando 
alta confiabilidade na etapa de controle. O CI UC3854 por exemplo analisa ao mesmo tempo a 
tensão da rede, a corrente de entrada e a tensão DC de saída para então corrigir o FP analisando 
ponto a ponto da senóide da rede. E ainda mantem a tensão de saída no barramento DC elevada e 
estabilizada, mesmo com a variação da tensão de alimentação da rede.

Mais conteúdos dessa disciplina