Aula_09b_-_Conversor_CC-CC_-_Boost

Prévia do material em texto

Conversor CC-CC
EEN502.1
Fundamentos de Eletrônica de Potência
Prof. Rondineli Rodrigues Pereira
1
Conversor Elevador (Boost)
• As principais aplicações do conversor elevador são 
em fontes de tensão reguladas e no acionamento de 
motores com frenagem regenerativa.
• A tensão média de saída é sempre maior do que a 
tensão de entrada.
2
Conversor Elevador (Boost)
• Quando a chave está ligada, o diodo fica 
reversamente polarizado, isolando o estágio de saída. 
A entrada fornece a energia para o indutor.
3
Conversor Elevador (Boost)
• Quando a chave está desligada, o estágio de saída 
recebe energia do indutor e da entrada.
4
Conversor Elevador (Boost)
5
Conversor Elevador (Boost)
Modo de Condução Contínua
• No modo de operação de condução contínua a 
corrente do indutor flui continuamente de tal forma 
que, iL(t) > 0.
• Como na operação em regime permanente a forma de 
onda da tensão sobre o indutor vL é um sinal 
periódico. A integral de vL durante um período deve 
ser zero.
6
𝑉𝑑𝑡𝑜𝑛 + 𝑉𝑑 − 𝑉𝑜 𝑡𝑜𝑓𝑓 = 0
Conversor Elevador (Boost)
Modo de Condução Contínua
• Manipulando a equação anterior:
• Desprezando as perdas nos elementos do circuito:
7
𝑉𝑜 =
1
1−𝐷
𝑉𝑑
𝑃𝑑 = 𝑃𝑜
𝑉𝑑𝐼𝑑 = 𝑉𝑜𝐼𝑜
𝐼𝑜
𝐼𝑑
= 1 − 𝐷
Conversor Elevador (Boost)
Limite entre os Modos Contínuo e Descontínuo
• Estando no limite entre os modos de operação 
contínuo e descontínuo, a corrente iL vai a zero no 
final do intervalo toff.
8
Conversor Elevador (Boost)
Limite entre os Modos Contínuo e Descontínuo
• Valor médio da corrente limite do indutor:
• Como no conversor elevador a corrente média no 
indutor é igual a corrente média de entrada:
9
𝐼𝐿𝐵 =
1
2
𝑖𝐿,𝑝𝑒𝑎𝑘 =
1
2
𝑉𝑑
𝐿
𝑡𝑜𝑛 =
𝑇𝑠𝑉𝑜
2𝐿
𝐷 1 − 𝐷
𝐼𝑜𝐵 =
𝑇𝑠𝑉𝑜
2𝐿
𝐷 1 − 𝐷 2
Conversor Elevador (Boost)
Limite entre os Modos Contínuo e Descontínuo
• Curva de IoB em função do ciclo de trabalho D, com 
Vo constante. Mantendo Vo constante com a variação 
de D implica na variação da tensão de entrada.
10
Conversor Elevador (Boost)
Limite entre os Modos Contínuo e Descontínuo
• Pela curva, ILB alcança seu valor máximo em D = 0,5.
• Já, IoB alcança seu máximo em D = 1/3 = 0,333.
11
𝐼𝐿𝐵,𝑚𝑎𝑥 =
𝑇𝑠𝑉𝑜
8𝐿
𝐼𝑜𝐵,𝑚𝑎𝑥 = 0,074
𝑇𝑠𝑉𝑜
𝐿
Conversor Elevador (Boost)
Ripple de Saída
• Assumindo que todo o ripple presente em iD flui pelo capacitor 
e que apenas seu componente médio flui pela carga, a área 
sombreada do gráfico representa uma carga ΔQ.
12
Conversor Elevador (Boost)
Ripple de Saída
• Assim, o valor pico a pico do ripple na tensão:
13
∆𝑉𝑜=
𝑉𝑜
𝑅
𝐷𝑇𝑠
𝐶
Exemplo 01
Em um conversor elevador, Vd = 12 V, Vo = 24 V, Io = 
0,6 A, L = 150 μH, C = 470 μF e fs = 20 kHz. Calcule 
ΔVo.
14
Exemplo 02
Em um conversor elevador, considerando todos os 
componentes ideais, assuma que Vo = 24 V. Calcule a 
indutância L requerida para manter o conversor no 
modo de condução contínua se Vd = 16 V, C = 470 μF, 
Po ≥ 5 W e fs = 20 kHz. 
15
Referências Bibliográficas
• Mohan, N., Undeland, T. M. e Robbins, W. P., “Power 
Electronics – Converters, Applications and Design”, 
Wiley, 2013. 
• Rashid, M. H., “Eletrônica de Potência – Dispositivos, 
Circuitos e Aplicações”, Pearson, 2014.
• Ahmed, A., “Eletrônica de Potência”, Pearson, 2000.
• da Silva, V. F., Apostila de Eletrônica de Potência, 
2013. 
16