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Eletrônica de Potência e Dispositivos Semicondutores

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Eletrônica de potência 
 
1)​A eletrônica de potência teve um grande crescimento a partir do fim do século XX, 
estando presente em praticamente todas as situações do cotidiano. Qual foi o maior 
motivo para a evolução da eletrônica de potência? 
 
c)​Maior complexidade dos dispositivos eletrônicos. 
 
2)​Considerando os circuitos dos exemplos, repita-os para uma fonte de 10 V e uma 
carga resistiva de 10 Ω de tensão nominal 2 V. Percentualmente, qual é a potência 
desperdiçada no divisor resistivo?​​​​​​​ 
 
d)​80%. 
 
3)O tiristor é um dispositivo de chaveamento semicontrolado. Em quais condições 
ele deixa de conduzir? 
 
b)​Quando a corrente circulando por seu anodo e catodo é menor que a corrente de 
sustentação. 
 
4)Os dispositivos da eletrônica de potência tem como uma das principais 
características a conversão de energia elétrica em energia elétrica. Em uma fonte 
chaveada quantos processos de conversão de energia estão presentes? 
 
d)​IV. 
 
5)Um inversor de frequência tem a função de transformar energia elétrica em 
corrente contínua em energia elétrica em corrente alternada. De acordo com o 
diagrama de blocos, qual a função do controlador no inversor de frequência em 
ponte completa? 
 
e)​Chavear os componentes da ponte H formando um sinal alternado em sua saída. 
 
 
Dispositivos estáticos 
 
1)O chaveamento é uma técnica fundamental na conversão de energia elétrica. Das 
opções a seguir, qual é a que contempla um exemplo de aplicação da eletrônica de 
potência?​​​​​​​ 
 
b)​Fonte em um computador. 
 
 
2)Os circuitos divisores resistivos para regulação de tensão têm eficiência que varia 
de acordo com a razão entre os resistores do circuito. Utilizando o circuito a seguir, 
considerando uma fonte de 12 V alimentando um circuito com RD = 3 Ω e os 
seguintes valores de R: 3 Ω, 6 Ω, 9 Ω e 12 Ω, determine a eficiência para cada caso.​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​ 
 
c)​50%, 67%, 75% e 80%. 
 
3)A eficiência em um circuito divisor resistivo tem variação linear se considerada a 
razão entre a tensão em uma carga e a tensão total da fonte. Se em um determinado 
circuito a eficiência for de 70% e a potência na carga for de 100 W, qual é a potência 
aproximada fornecida pela fonte?​​​​​​​ 
 
d)​143 W. 
 
4)De forma fundamental, os circuitos de chaveamento permitem eficiências maiores 
apenas escolhendo de maneira apropriada os intervalos de tempo em que o 
elemento chaveador permanece fechado ou aberto. Se é necessário que uma fonte 
de 15V entregue 5V a uma carga, e que o elemento chaveador pode ficar fechado 
apenas 15 ns, por quanto tempo esse deve ficar aberto?​​​​​​​ 
 
 
e)​30 ns. 
 
 
5)​​​​​​​A retificação trifásica consiste em utilizar 6 diodos em ponte, gerando um único 
sinal pulsado a partir da tensão trifásica equilibrada. Considerando o sistema 
trifásico na situação da figura a seguir, o primeiro par de diodos a conduzir é:​​​​​​​ 
 
a)​D1 e D2. 
 
Diac 
 
1)Assinale a alternativa que apresenta corretamente o que é o DIAC:  
 
c)​Um tiristor. 
 
2)Quantas junções PN existem em um DIAC? 
d)​4. 
 
3)O DIAC é um semicondutor de que tipo? 
e)​Semicondutor bidirecional. 
 
4)O valor típico de disparo dos DIACs é: 
c)​de 20 a 40 V. 
 
5)Os terminais do DIAC são: 
c)​MT1 e MT2. 
 
T.U.P. 
1​) A estrutura interna do TUP é formada pela junção de camadas​​​​​​​: 
d) PNPN. 
2) O TUP é dito programável porque permite definir sua: 
c) tensão de disparo. 
3) Os transistores de unijunção progamável são utilizados como: 
b) osciladores. 
4) O nome dos terminais de um TUP são: 
e) gate, anodo e catodo. 
5) O TUP é um transistor de unijunção porque: 
b) tem a mesma aplicação do TUJ. 
S.C.R e TRIAC 
 
1)O SCR é composto pela junção de quatro camadas de materiais dos tipos P e N, 
sendo que em um deles é disposto o terminal de gatilho. Marque a alternativa 
correta para a sequência dos materiais utilizados e a posição do gatilho, 
considerando o sentido do anodo para o catodo. 
c)​PNPN, sendo o gatilho disposto na terceira camada composta pelo material do tipo P. 
 
2)Considerando a operação do SCR sob condições ideais, qual das alternativas está 
correta com relação às duas maneiras de interromper a corrente que passa pelo 
dispositivo sem que seja danificado? Considere que não há mais tensão no gatilho. 
c)​Interrompendo o fluxo de corrente no circuito elétrico em que o SCR esteja conectado 
ou aplicando uma tensão V​D​ com polaridade negativa menor que a especificada pela 
folha de dados disponibilizada pelo fabricante. 
 
3)O TRIAC é composto pela junção de dois dispositivos SCRs. Portanto, o 
funcionamento de ambos são bem semelhantes. Assinale a alternativa correta que 
aponta a principal diferença do TRIAC em relação ao SCR. ​​​​​​​ 
e)​O TRIAC é capaz de conduzir corrente em ambos os sentidos. 
 
4)O SCR é formado por dois transistores conectados de tal forma que seja possível 
uma realimentação de corrente de base em ambos, após ser aplicada uma tensão 
no terminal de gatilho. Qual a tensão mínima dessa tensão e qual sua justificativa? 
c)​0,7 V necessário para polarizar a base do transistor NPN. 
 
5)Considerando que a tensão V​D​ sobre o SCR ou TRIAC seja positiva, o ângulo de 
disparo define o instante em que esses dispositivos começam a operar como chave 
fechada. Com base em um circuito elétrico cuja fonte de tensão de entrada 
senoidal tenha valor de tensão eficaz e frequência fixa e cuja carga seja puramente 
resistiva, é possível concluir que: 
a)​quanto maior for o ângulo de disparo, menor será a tensão eficaz na carga. 
 
TUJ 
1) Para qual finalidade é utilizado o transistor de unijunção (TUJ)? 
b) Acionamento de SCRs e TRIACs. 
2) Para que o TUJ fique polarizado diretamente, a tensão do emissor (VE) deve ser 
maior do que a _____________________________. 
c) tensão de disparo 
3) São realizados testes no circuito do TUJ para podermos validar a sua operação. Qual 
grandeza elétrica é mensurada nesses testes? 
a) Resistência. 
4) Qual o tipo de forma de onda que são apresentadas na saída de um oscilador de 
relaxação? 
e) Dente de serra ou retangular. 
5) Qual a condição necessária para que o TUJ acione o disparo de um tiristor? 
d) V​C​ = V​P 
Transistores de potência 
1) A corrente no coletor de um TJB é de 1 mA e o ganho β é de 90. Qual a corrente 
na base e o valor de α? Considere que o transistor não esteja saturado​​​​​​​. 
 
d) i​B ​= 11,11 µA e α = 0,9890 
 
2) Um circuito de polarização de um transistor tem os seguintes parâmetros: VCC = 
10 V, VBB = 6 V, RC = 4,7kΩ, RB = 470kΩ e β= 150. Determine os valores 
aproximados da corrente iC e da tensão VCE de operação do transistor. 
 
a) i​C ​= 1,691 mA e a​ ​tensão V​CE ​= 2,05 V 
 
3) Assinale a afirmativa correta com relação aos controles de correntes no coletor do TJB e do 
IGBT. 
 
b) No TJB, o controle é por meio da corrente na base, e no IGBT o controle é pela tensão na 
porta. 
 
4) O IGBT é uma solução eficaz para aplicações que exigem: 
 
d) elevada frequência de chaveamento e elevada corrente. 
 
5) Um IGBT é utilizado para acionar uma carga de 15 Ω a partir de uma fonte de 
tensão contínua de 400 V. A tensão de saturação VCE(sat) é de 1,5 V. Esse 
dispositivo tem um valor de VGE(TH) de 6,2 V. Determine a tensão VGE necessária 
para acionar o dispositivo e a corrente que circularão pela carga. 
 
b) V​GE​ ≥​ ​V​GE(TH) ​e i​C​ = 26,57 
 
DC/DC 
 
1) Deseja-se projetar um conversor ​buck​ com os seguintes parâmetros: V​in​ = 10 V, V​O 
= 4 V, R = 100 e frequência de operação de 25 kHz. O valor do indutor para que se 
tenha uma variação de corrente de 40% nesse dispositivo deve ser de: 
 
d) 6 mH. 
 
2) A partir de uma bateria de 12 V, deseja-se obter uma tensão de 30 V. Para isso, 
pode-se utilizar um conversor​ boost​ com razão cíclica de​​​​​​​: 
 
e) 0,600. 
 
3) Deseja-se projetar um capacitor de saída para o conversor ​boost​ cuja variação de 
tensão de saída seja menor que 5%. Os parâmetros de projeto são: V​in​ = 10, V​O​ = 25 
V, frequência de operaçãode 50 kHz e potência na carga de 75 W. O valor do 
capacitor deve ser: 
 
a) maior ou igual que 3,84 μF. 
 
4) Um conversor ​buck-boost​ é utilizado para se obter uma tensão regulada na saída 
que possa variar entre 20 V e 30 V. Para isso, utiliza-se uma fonte de tensão de 9 V. 
Quais são os valores da razão cíclica que resultam nos valores de tensão de saída 
exigidos? 
 
d) 0,690 e 0,769, respectivamente. 
 
5) Em virtude da posição dos componentes no circuito, é possível, para fins de 
estudo, que a entrada seja substituída por uma fonte de corrente. Dentre as 
topologias estudadas, pode(m) ser citada(s): 
 
d) conversor ​boost. 
 
 
Enade 
 
Com base nas informações apresentadas, assinale a alternativa com o correto 
ângulo de disparo dos tiristores para que o requisito de projeto seja atendido. 
 
c. 60°  
 
I. A corrente média que recarrega a bateria é de 0,45 A. 
II. A potência entregue pelo painel fotovoltaico é de 101,25 W. 
III. Quando o transistor conduz, o diodo suporta a tensão reversa de 15 V. 
É correto o que se afirma em 
 
c. I e III, apenas.  
 
I. A primeira etapa do circuito, composta por uma ponte retificadora (onda 
completa) trifásica e dois capacitores de filtro, resulta em uma fonte CC simétrica, 
pois há um ponto de terra como referência. 
II. O barramento CC alimenta a segunda etapa, constituída de seis transistores 
IGBTs que são ”ligados e desligados" por meio de uma lógica de controle, de modo a 
proporcionar a circulação de uma corrente alternada pelo motor. 
III. Na operação, os transistores devem ser ligados 2 a 2, de forma a serem obtidas 
oito combinações que resultam em tensões trifásicas defasadas de 120º. 
É correto o que se afirma em 
 
a. I e II, apenas.  
 
 
A respeito do esquema elétrico apresentado e do conhecimento sobre circuitos 
retificadores, assinale a alternativa correta. 
 
b. Este retificador é do tipo onda completa semicontrolado, pois independente do 
controle de fase não é possível mudar a polaridade da saída, porém pode-se 
controlar o valor médio da tensão de onda completa sobre a carga resistiva.

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