curso de fonte chaveada
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Sistemas de alimentaçãoSistemas de alimentação
Fontes primárias de Corrente Alternada (CA)
Fontes primárias
Frequência
Européia 50Hz Européia 50Hz
Amer./Jap. 60, 50Hz
Universal 50-60Hz
Aviação 400Hz
Fontes primárias de Corrente Alternada (CA)
ncia Tensão
50Hz 220, 230V (175-265V) 50Hz 220, 230V (175-265V)
60, 50Hz 110, 100V (85-135V)
60Hz 110-230V (85-265V)
400Hz 115V (80-165V)
Sistema de alimentação com reguladores lineares
☺ Poucos componentes.
☺ Robustos
☺ Não geram EMI e RFI
Sistema de alimentação com reguladores lineares
LPesados e volumosos
L Baixo rendimento
Comparação entre fontes lineares e chaveadas
Chaveada
Relação Potência/Peso
30 a 300W/kgPotência/Peso
Relação Potência/Volume
50 a 300W/l
“Ripple”da tensão de saída
1%
EMC Importante
Rendimento 65 a 90%
Comparação entre fontes lineares e chaveadas
Chaveada Linear
30 a 300W/kg 10 a 30W/kg
50 a 300W/l 20 a 50W/l
0,1%
Importante Desprezíveis
65 a 90% 35 a 55%
Revisão dos conversores c.c./c.c
Conversores sem isolamento1.Buck2.Boost3.Buck-Boost
Conversores com isolamento1.Flyback2.Duplo Flyback3.Forward4.Duplo Forward
Revisão dos conversores c.c./c.c
isolamento elétrico:
isolamento elétrico:
Revisão de Fundamentos de Circuitos
Como calcular a relação entreVamos recordar as propriedadescircuitos elétricos em regime permanente
• A tensão média em indutor é nula
• A corrente média em um capacitor
Circuito em
regime
permanente
Revisão de Fundamentos de Circuitos
entre as variáveis elétricas?propriedades dos indutores e capacitores em
permanente:
nula.
capacitor é nula.
Caso contrario, a correnteno indutor e a tensão nocapacitor cresceriamindefinidamente (nãoestaríamos em regimepermanente).
vL = 0
+
-
iC = 0
Revisão de Fundamentos de Circuitos
Na forma de onda da tensãoprodutos volts·segundos = 0”
Circuito em
regime
permanenteiL
Áreas iguais
Revisão de Fundamentos de Circuitos
tensão em um indutor “a soma dos
tComando
vL = 0
+
-
Td·T
t
t
iL
vLt
-+
Áreas iguais
1. Análise do conversor Modo de condução contínuo
Hipóteses:
• A tensão de saída Vo é constante durantechaveamento.
• A corrente no indutor é sempre maior que zero
iS= iL
iSiL
iDEVO
iD= i
E
Durante D·T
Durante (1
1. Análise do conversor BuckModo de condução contínuo
durante um ciclo de
zero.
t
t
iL
Comando
+
Td·T
t
t
tiS
iD
= iLVO-
+
VO
+-
Durante D·T
Durante (1-D)·T
2. Análise do conversor
• Tensão média nula no indutor
+ -vL
EiOiL
iC R
• Tensão média nula no indutor
(E- VO)·D·T - VO·(1-D)·T = 0 èèèè VO
• Corrente média nula no capacitor
IL = IO = VO/R
2. Análise do conversor Buck
indutort
t
iL
Comando
IO
vO
+
-R
indutor
TD·T
t
vL
t-
+E- VO
- VO
O = D·E
Corrente média nula no capacitor
3. Análise do conversor
ER
iS
iL
iD
+ -vS
vD
+
-
• Aplicação do balanço de potências
IS = IO·VO/E èèèè IS = IO·D
• Corrente média no diodo
ID = IL - IS èèèè ID = IO·(1
3. Análise do conversor Buck
VS max = VD max = EvO
+
-
iO
R
•Tensões máximas
potências
·D
·(1-D) TD·T
t
t
iS
iD
IS
ID
4. Análise do conversor
O conversor “buck” pode ser visto como um transformador de corrente contínua
is
Transformador ideal de corrente continua
E R
1 : D
4. Análise do conversor Buck
O conversor “buck” pode ser visto como um transformador de corrente contínua
VO = E·D+
iO
IO = Is/D
Transformador ideal de corrente continua
vO-
iL
E
1. Análise do conversor Modo de condução contínuo
E·D·T + (E- VO)·(1-D)·T = 0
• Balanço volts·segundos
VS max = VD max = VO= E• Tensões máximas
iD
iS vO
1. Análise do conversor BoostModo de condução contínuo
D)·T = 0 è è è è VO = E/(1-D)volts·segundos
= E/(1-D)
iL iD
iSE R
iO
2. Análise do conversor
IL = IO·VO/E èèèè IL = IO/(1-
• Corrente média por diodoID = IO = VO/R
• Corrente media no transistorIL = ID + IS èèèè Is = IO.D/(1
• Balanço de potência
vO
O
t
t
iL
Comando
IL
2. Análise do conversor Boost
TD·T
t
t
tiS
iD
IS
ID-D)
Corrente media no transistor.D/(1-D)
O curto-circuito e sobrecarga no conversor Boost
EE
Este caminho de circulaçãoser interrompido atuandoconversor não podeforma.
circuito e sobrecarga no conversor Boost
RR
circulação de corrente não podeatuando sobre o transistor. Opode ser protegido desta
E+ -
vS
vL
+
-
1. Análise do conversor BuckModo de condução contínuo
E·D·T - VO·(1-D)·T = 0 è è è è V• Balanço volts·segundos
VS max = VD max = E+VO= E• Tensões máximas
-
+ -vD
vO
+
-
R
+
1. Análise do conversor Buck-BoostModo de condução contínuo
VO = E·D/(1-D)volts·segundos
= E/(1-D)
+R
2. Análise do conversor Buck
E
IO
RiL
iDiS
• Corrente média por diodo
• Balanço de potênciaIS = IO·VO/E èèèè IS = IO·D/(1
• Corrente média por diodoID = IO = VO/R
• Corrente media no indutorIL = ID + IS èèèè IL = IO/(1
2. Análise do conversor Buck-Boost
vO
+
-
t
t
iL
Comando
IL
·D/(1-D)Corrente media no indutor
/(1-D) TD·T
t
t
iS
iD
IS
ID
O modo de condução nos três conversores básicos (I)
(somente um indutor e um diodo)
Conversor iO
iL
com indutor
e diodoE
IL = IO/(1-D) (boost e buck
IL = IO (buck)O valor médio de iL depende de I
O modo de condução nos três conversores básicos (I)
(somente um indutor e um diodo)
O
+t
iL IL
R vO
+
-
D) (boost e buck-boost)
TD·T
tComando
depende de IO:
O modo de condução nos três conversores básicos (II)
• Ao variar I
• Ao variar I(dependem de E e de V
t
iL IL
R1
R2 > R1
t
iL IL
iL ILt
Rcrit > R2
R2 > R1
Modo de condução crítico
Modo de condução contínuo
O modo de condução nos três conversores básicos (II)
Ao variar IO varía o valor médio de iLAo variar IO não varíam as derivadas de iL
(dependem de E e de VO)
Modo de condução crítico
Modo de condução contínuo
O modo de condução nos três conversores básicos (III)
t
iLIL
Rcrit
R > R
O que acontece se R > R
t
t
R3 > Rcrit iLIL
iL IL
R3 > Rcrit
O modo de condução nos três conversores básicos (III)
O que acontece se R > Rcrit ?
Modo contínuo
Modo descontínuo
Fatores que originam o modo de condução descontínuo do conversor:
t
iL
iL
• Diminuição
• Diminuição
t
t
L
iL
• Diminuiçãochaveamento
• Aumentocarga (diminuiçãocorrente
Fatores que originam o modo de condução descontínuo do conversor:
Diminuição do valor do indutor.
Diminuição da freqüência deDiminuição da freqüência dechaveamento.
Aumento do valor do resistor de(diminuição do valor médio da
corrente no indutor).
Existem 3 estados distintos:• Condução do transistor (D·T)
• Condução do diodo (D’·T)
• Transistor e diodo bloqueados (1
Exemplo
Modo descontínuo de condução
IL
tiL
Comando
tiD
I Exemplo
E
VE(D·T)
vL
T
D·Tt
D’·T
+-
t
ID
VO
E
Existem 3 estados distintos:Condução do transistor (D·T)
Condução do diodo (D’·T)
Transistor e diodo bloqueados (1-D-D’)·T
Exemplo
Modo descontínuo de condução
Exemplo
VOE
VOE E VOVO
(1-D-D’)·T(D’·T)
E
(D·T)
iL
t
IL
iDID
iLmax
iLmax
Relação de transformação no modo descontinuo (p.e. buck
E(D’·T)
vL
T
D·Tt
D’·T
+-
t
ID
VO
E
Relação de transformação M=V
M =D/(k)
VO
(D·T)
E = L·iLmax/(D·T)
Relação de transformação no modo (p.e. buck-boost)
V = L·i /(D’·T)
VO
(D’·T)
Relação de transformação M=VO/E :
M =D/(k)1/2 , sendo: k =2·L / (R·T)
VO = L·iLmax/(D’·T)
ID = iLmax·D’/2
ID = VO/R
• Relação transformação modo descontinuo, M:
M = D / (k)1/2 , sendo: k = 2·L / (R·T)
• Relação transformação modo continuo, N:
N = D / (1-D)
Fronteira entre modos de condução(buck-
N = D / (1-D)
• Na fronteira: M = N, R = Rcrit
kcrit = (1-D)2
• Modo contínuo: k > kcrit
• Modo descontínuo: k < kcrit
Relação transformação modo descontinuo, M:
k = 2·L / (R·T)
Relação transformação modo continuo, N:
Fronteira entre modos de condução-boost)
t
iLiL
Rcrit
crit , k = kcrit
t
N = D
2M =
Buck
Extensão a outros conversores
M =
1 + 1 + 4·kD2
kcrit = (1-D)
kcrit max = 1
M =
kcrit
kcrit max
D
DN =
1-D
1 + 1 + 4·D2
1N =
1-D
Buck-Boost
Boost
Extensão a outros conversores
DM =
k
kcrit = (1-D)2
kcrit max = 1
2
1 + 1 + 4·D2
k
crit = D(1-D)2
crit max = 4/27
1. Incorporação do isolamento galvânico ao conversor buck
Muito fácil incorporar o
1. Incorporação do isolamento galvânico ao conversor buck-boost
Muito fácil incorporar o isolamento galvânico
2. Incorporação do isolamento galvânico ao conversor buck
O indutor e o transformadorintegrados em ummagnético. Este dispositivocalcula como um indutor,transformador.
• Deve armazenar energia
• Normalmente tem entreferro
2. Incorporação do isolamento galvânico ao conversor buck-boost
Conversor Flyback
transformador podem serum único dispositivo
dispositivo magnético seindutor, e não como um
energia.
entreferro
Análise do conversor Flyback Modo de condução contínuo
vO
+
-vS
+
-
E
+
-vD
n1 n2 VD max
“Soma dos produtos (volts/espiras)·segundos = 0”
D·T·E/n1 - (1-D)·T·VO/n2 = 0
èèèè VO = E·(n2/n1)·D/(1-D)
Análise do conversor Flyback Modo de condução contínuo
D max = E·n2/n1 + VO= E·(n2/n1)·/(1-D)
VS max = E+VO·n1/n2 = E/(1-D)
Máximas tensões
En1 : n2
S1
D1
D2
S2
Conversor Duplo Flyback
VO = E·(n2/n1)·d/(1-D) (em m.c.)
Dmax = 0.5
VS1 max = vS2 max = E
VD1 max = vD2 max = E
VD3 max = E·(n2/n1)·/(1-D)
D3
VO
Conversor Duplo Flyback
L Dois transistores
K Baixas tensões nos semicondutores
(em m.c.)
Incorporação do isolamento galvânico ao conversor Boost
••Não é possivel Não é possivel incorporar o isolamento
galvânico com um único transistor
•Com vários transistores em corrente
Incorporação do isolamento galvânico ao conversor Boost
incorporar o isolamento
galvânico com um único transistor
Com vários transistores èèèè pontes alimentadas
1. Incorporação do isolamento galvânico ao conversor buck
Não pode ser feito porquepode ser desmagnetizado
1. Incorporação do isolamento galvânico ao conversor buck
porque o transformador nãodesmagnetizado
Lm
2. Incorporação do isolamento galvânico ao conversor buck
Não pode ser feito porquedesmagnetizado instantaneamente
2. Incorporação do isolamento galvânico ao
D
porque o transformador éinstantaneamente (sobretensão infinita).
Lm
D2
D1
3. Incorporação do isolamento galvânico ao conversor buck
Esta é a solução
3. Incorporação do isolamento galvânico ao
Lm
Dipolo de tensão constante
Operação em regimeelemento magnético com
Circuito em regime
permanente
+ +
n1 : n2
v1 v2
+
-
+
-
Se se excita o elemento magnético com ondas quadradas:
“soma dos produtos (volts/espiras)·segundos
regime permanente de umcom dois enrolamentos
vi = ni · dΦΦΦΦ/dt
∆Φ ∆Φ ∆Φ ∆Φ = ΦΦΦΦB - ΦΦΦΦA = (vi/ni)·dt∫∫∫∫B
A
Lei de Faraday:
Em regime permanente:
(vi /ni) = 0
Em regime permanente:
(∆Φ∆Φ∆Φ∆Φ)em um período =0
Logo:
magnético com ondas quadradas:
(volts/espiras)·segundos = 0”
Operação em regime permanente de um elemento magnético com vários enrolamentos:
E n1
V
“Soma dos produtos (volts/espiras)·segundos
(E/n1)·D1·T - (V2/n2)·D2·T = 0
Para assegurar a desmagnetização
V2
n2
Operação em regime permanente de um elemento magnético com vários enrolamentos: exemplo
ΦΦΦΦ
tvi/ni
t+
-
V1/n1
ΦΦΦΦmax
V1
(volts/espiras)·segundos = 0”
·T = 0 èèèè D2 = D1·n2·E/(n1·V2)
T
D1·Tt
D2·T-
V2/n2
desmagnetização: D2 < 1 - D1
1. O conversor Forward
V1
n2
n1
Levando em conta:
D’ = D·n2/n1 D’ < 1 - D
obtemos:
D < n1/(n1 + n2) èèèè Dmax = n
E
V2
n2
1. O conversor Forward
Desmagnetização baseada na tensão de entrada
V1 = V2 = E
= n1/(n1 + n2)
n2
n1
2. O conversor Forward
n2:n3
n1
+
-vD2
vS
+
+
-EvS
-
VS max = E+E·n1/n2 = E/(1-Dmax
VD1 max = E·n3/n1
VD2 max = E·n3/n2
Dmax = n1/(n1 + n2)
VO = D·E·n(modo contínuo)
2. O conversor Forward
VOvD1
+
-
E·n3/n1 VO
+-
max)
E·n3/n1 VO-
Durante D·T
VO-+
Durante (1-D)·T= D·E·n3/n1(modo contínuo)
3. O conversor Forward
iD2
E n2:n3
n1
iS
iL
iD1
iD3
iS
ID2 = IO·D ID1 = IO·(1-D)
Im = E·T·D2/(2·Lm) (ref. ao primário)
IS = IO·D·n3/n1 + Im ID3
3. O conversor Forward
VOD1
iOt
iL iO
iD2
iD1
i
t
t
iD2·n3/n1
TD·T
tComando
D’·T
iD3
iS
t
t
D)
(ref. ao primário)
D3 = Im
Variação de EvD2
V
n2:n3
n1
+
-
vS
+
-
vD1
+
-E
ΦΦΦΦ ΦΦΦΦΦΦΦΦ
vi/ni
+-
E/n1
ΦΦΦΦmax
E/n
Tensão alimentação
VO
ΦΦΦΦ
t
vi/ni
t+ -
E/n1
ΦΦΦΦmax
E/n2E mínimo
ΦΦΦΦ
t
vi/ni
t+-
E/n1
ΦΦΦΦmax
E/n2E máximo
t
t
n2
mínima
Existem outras formas de desmagnetizar o transformador?
Snubber RCD
VC
E
L Baixo rendimento
☺ Integração de componente parasitas
☺ Útil para retificador sincrono autoexc.
Lm
LdE
Existem outras formas de desmagnetizar o transformador?
ΦΦΦΦ
t
vi/ni
t+-
E/n1
ΦΦΦΦmax
Snubber RCDt+
-VC/n1
Baixo rendimento
Integração de componente parasitas
Útil para retificador sincrono autoexc.
Outras formas de desmagnetizar o transformador: Desmagnetização ressonante
vT
+
-E
L Pequena variação de E
☺ Integração de componentes parasitas
☺ Útil para retificador sincrono autoexc.
LmLd
E
Outras formas de desmagnetizar o transformador: Desmagnetização ressonante
vT
t+-
(Resonant reset)
Pequena variação de E
Integração de componentes parasitas
Útil para retificador sincrono autoexc.
-
Outras formas de desmagnetizar o transformador:
VC = E·D/(1
VC
E
L Dois transistores
☺ Integração de componentes parasitas
☺ Útil para retificador sincrono autoexc.
☺ Fluxo médio nulo
Lm
LdE
ΦΦΦΦt
vi/niE/n
Outras formas de desmagnetizar o transformador: Snubber ativo
(Active clamp)
= E·D/(1-D)
t+-
E/n1
VC/n1
Dois transistores
Integração de componentes parasitas
Útil para retificador sincrono autoexc.
Fluxo médio nulo
Outras formas de desmagn. o transf.: Forward com dois transistores
En1 : n2
S1D4
D3
D
D2
S2
Dmax = 0.5
VO = D·E·n2/n1 (en modo continuo)
VS1 max = VS2 max =E
VD1 max = VD2 max = E
VD3 max = VD4 max = E·n2/n1
n1 : n2D1
Outras formas de desmagn. o transf.: Conversor Forward com dois transistores
ΦΦΦΦ
t
vi/niE/n
ΦΦΦΦmaxVO
L Dois transistores
☺ Tensão máxima no transistor igual a E
vi/ni
t+-
E/n1
E/n1(en modo continuo)
Fonte com múltiplascontrolando o chaveamentooutras com regulador linear
múltiplas saídas: Uma saídachaveamento do transistor e as
linear
Pos-reguladores lineares
☺ Eficiente
L Caro
L Complexo
Fontes com múltiplas saídas baseados em um único conversor (regulação cruzada
Importanteassociadamenor
Fontes com múltiplas saídas baseados em um regulação cruzada)
• Regula-se apenas uma saída
• As outras ficam parcialmente • As outras ficam parcialmente reguladas
Importante: a impedância parasitaassociada a cada saída deve ser amenor possível
Os conversores “flyback” e “forward” com regulação cruzada
Funcionaestiver
Pior:1.Presença do indutor de filtro.2.Os modos de condução de cadasaída podem ser diferentes.
Os conversores “flyback” e “forward” com regulação cruzada
Funciona bem se o transformadorestiver bem feito
Melhorando a regulação cruzada em o conversor “forward”
n2
n4
n1
n3
Melhorando a regulação cruzada em o conversor “forward”
Os dois enrolamentosoperam no mesmomodo de conduçãomodo de condução
Condição de projeto:n1/ n2 = n3/ n4
Revisão dos conversores c.c./c.a./c.c.
Conversores com isolamento1.Push-Pull2.Meia Ponte2.Meia Ponte3.Ponte Completa
Revisão dos conversores c.c./c.a./c.c.
isolamento elétrico:
Conv. cc/cc “push-pull”
Ret. com transf. “tap” central
1. Conversor Push
Conv. cc/cc “push-pull”
Ret. com dois indutores
Conv. cc/cc “push
Ret. com transf.
Ret. em ponte
1. Conversor Push-Pull
Ret. com dois indutores
“push-pull”
Conv. cc/cc “push-pull”
Conversor “forward”
2. Conversor Push
Conversor “push-pull”
Conversor “forward”
2. Conversor Push-Pull
∆∆∆∆B
B
H
∆∆∆∆B
B
H
n1 : n2
n1
n1n2
n2
E
L
3. Conversor Push
S2 S1
n2E
O que acontece quando nenhum dos transistores conduz?
VO
• Circuito equivalente quando conduz S1:
E·n2/n1
L VO
3. Conversor Push-Pull
• Circuito equivalente quando conduz S2:
E·n2/n1
L VOO que acontece quando nenhum
L
VO
iL
D1
iL1
4. Conversor Push
D2 iL2
• Circuito equivalente quando não conduzem nem S
• Conduzem ambos diodos èèèè a tensão no transformador é zero
• As correntes iL1 e iL1devem ser tais que:
i + i = i
4. Conversor Push-Pull
Circuito equivalente quando não conduzem nem S1 nem S2:
iL1 + iL2 = iLiL1 - iL2 = iLm (sec. trans.)
VOL
S2
n1
n1
n2
n2
E
LvD
+
-S1
+
-vD1
++
D1
DD
5. Tensões no conversor “
• A tensão vD é a mesma que em um conv. “forward” com uma razão cíclica 2
èèèè VO = 2·D·E·n2/n1 (en modo continuo)
• vsmax = 2·E vD1max = vD2max = 2·E·n
E
+
-vD2
vS1
+
-
+
-vS2
D2
vS2
t
tComando
tvS1 2·E
2·E
S1 S2
VO
L
Dmax = 0.5
5. Tensões no conversor “push-pull”
é a mesma que em um conv. “forward” com uma razão cíclica 2·D
(en modo continuo)
= 2·E·n2/n1
t
t
Td·T
t
vD1
vD2
vD E·n2/n1
2·E·n2/n1
2·E·n2/n1
n1 : n2
n1
n1n2
n2
L
iL
D1
iD1
iS2
6. Correntes no conversor “
Correntes médias:
IS1 = IS2 = IO·D·(n2/n1) ID1 = ID2
S2 S1
n2E
iS1D2
iD2
D
t
tiL
Comando
iS1
t
S1 S2
VO
iO
6. Correntes no conversor “push-pull”
D2 = IO/2
t
iS2
t
iD1
t
Td·T
t
iD2
Dmax = 0.5
n1
n1E iS2
7. Conversor Push
S2 S1
iS1
• No controle por “modotransformador por assimetríascondução dos transistores
• Ideal utilizar-se o controle por
VO
∆∆∆∆B
B
H
7. Conversor Push-Pull
tensão” pode-se saturar oassimetrías na duração dos tempos de
por “modo corrente”
∆∆∆∆B
S2
n1
n2
n2E
L
vD
+
-
S1
+
-vD1
+
+
-vS2
D1
D2
E/2
E/2 D
1. Conversor em Meia Ponte (“
• A tensão vD é a metade daquela que ocorre no conversor “push-pull”èèèè VO = D·E·n2/n1 (modo contínuo)
• vsmax = E vD1max = vD2max = 2.E·n
S1
+
-vD2
vS1
+
-
D2E/2 Dmax
vS2
t
tComando
tvS1 E
E
S1 S2VOL
D
= 0.5
1. Conversor em Meia Ponte (“half bridge”)
é a metade daquela que pull”
(modo contínuo)
= 2.E·n2/n1
t
t
Td·T
t
vD1
vD2
vD E·0.5·n2/n1
2.E·n2/n1
2.E·n2/n1
max = 0.5
2. Correntes no Conversor em Meia Ponte
iD1 iL
S2
n1
n2
n2E
L
S1 i
iS2D1
D2
E/2
E/2 D
Correntes médias:
IS1 = IS2 = IO·D·(n2/n1) ID1 = ID2 = I
S1
iD2
iS1D2E/2 D
2. Correntes no Conversor em Meia Ponte
t
tiL
Comando
iS1
t
S1 S2
L
iO
VO
D = 0.5
= IO/2
t
iS2
t
iD1
t
Td·T
t
iD2
Dmax = 0.5
1. O Conversor em Ponte Completa (“bridge”)
S3
n1
n2
n2E
L
vD
+
-
S4
+
-vD1
+
+
-vS3
D1
D2
S1
S Dmax
• A tensão vD é igual aquela do conversor “push-pull”èèèè VO = 2·D·E·n2/n1 (modo contínuo)
• vsmax = E vD1max = vD2max = 2·E·n
S4
+
-vD2
vS4-
D2S2Dmax
1. O Conversor em Ponte Completa (“full
vS2, vS3
t
Comando
tvS1, vS4 E
Et
S1, S4S2, S3VO
max = 0.5
é igual aquela do conversor
(modo contínuo)
= 2·E·n2/n1
t
t
t
Td·T
t
vD1
vD2
vD E·n2/n1
2·E·n2/n1
2·E·n2/n1
max = 0.5
2. Correntes no conversor em Ponte Completa
iD1 iL
i
S3
n1
n2
n2E
L
S4
D1
D2
S1
S
iS3
Correntes médias:
IS3 = IS4 = IO·D·(n2/n1) ID1 = ID2 = I
iD2
iS4S4
D2S2 D
2. Correntes no conversor em Ponte Completa
iO
VO
t
tiL
Comando
iS1, iS4
t
S2, S3S1, S4
= IO/2
t
iS2, iS3
t
iD1
Td·T
t
iD2
Dmax = 0.5
Problemas de saturação do transformador do conversor em ponte completa
• No controle por “modotransformador por assimetríascondução dos transistores
• Soluções:
• Colocar um capacitor
• Usar controle por “modo
S2
S1CS
E
S3
S4
Problemas de saturação do transformador do conversor em ponte completa
tensão” pode-se saturar oassimetrías na duração dos tempos de
capacitor em série CSS
“modo corrente”
VO
Conversores com Barramento tipo Fonte de Corrente
Conversor c.c./c.c. “Push-Pull” alimentado em corrente
Conversores com Barramento tipo Fonte de Corrente
Conversor c.c./c.c. em ponte alimentado em corrente
n1
n1
n2
n2ES2S1
+
-vD1
v+ Dmin
1. Conversor “push-pull” alimentado em corrente
E
+-E
VO·n1/n2
E
Conduzem S1 e S2
S1 está bloqueado
Sbloqueado
+
-vD2
vS2-
t
Comando de S1
t
Comando de S2
v
tvS1 2·VO·n1/n2
VO
min = 0.5
pull” alimentado em corrente
t
vS2
t
Td·T
t
vD1 2·VO
2·VO·n1/n2
VO
vD2 2·VO
VO
VO·n1/n2
+-
S2 está bloqueado
E
Conduzem S e S
+-E
VO·n1/n2
S1 bloqueado
2. Conversor “push-pull” alimentado em corrente
S1 e S2
Aplicando o balanço “volts·segundos”
èèèè VO = E·(n2/n1)/2(1-D)
d·T
dura t1 dura t2
VO·n1/n2
+-E
S2 bloqueado
E
Conduzem S e S
pull” alimentado em corrente
S1 e S2
Aplicando o balanço “volts·segundos”
D) (modo contínuo)
(1-d)·T
dura t1 dura t2
iL
iO
n1
n1
n2
n2ES2S1
iD1
iDmin
iS1
3. Correntes no “push-pull” alimentado em corrente
iD2
iS2
IS1 = IS2 = IO·(n2/n1)/4(1-D)
ID1 = ID2 = IO/2
min = 0.5t
iL
t
Comando de S1
t
Comando de S2
pull” alimentado em corrente
Td·T
t
iD1
t
iS2
t
tiS1
iD2
E èèèè
VOèèèè
D èèèè
1-D èèèè
Modificações
VO = E·D
E VO
Buck
Conversores alimentados em tensão vs. alimentados em corrente
E èèèèn1èèèèn2èèèè
“Push-pull” alimentado em tensão
VO = 2·D·E·n2/n1
EVO
n1
n1
n2
n2
èèèè VO
èèèè E
èèèè 1-D
èèèè D
Modificações
VO = E/(1-D)
E VO
Boost
Conversores alimentados em tensão vs. alimentados em corrente
èèèè VOèèèè n2èèèè n1
“Push-pull” alimentado em corrente
VO = E·(n2/n1)/2(1-D)
EVO
n1
n1
n2
n2
Problema do desligamento do conversor “push-pull” alimentado em corrente
SS
iL
S2S1
iL
Problema do desligamento do conversor alimentado em corrente
Temos que garantir que ofluxo no indutor não seanule quando sãobloqueados S1 e S2 nomomento de desligamentomomento de desligamentodo conversor
Outro modo de desmagnetizar o indutor de entradaOutro modo de desmagnetizar o indutor de entrada
Desmagnetização em direção a
entrada
Desmagnetizaçãoem direção a
saída
A ponte completa alimentada em correnteA ponte completa alimentada em corrente
Desmagnetização em direção a entrada
Se comporta como un “push-pull”alimentado em corrente, exceto a
Desmagnetização em direção a saída
alimentado em corrente, exceto atensão máxima no transistor (queé Vo
*)
Retificador em ponte na saída
“Push-pull” alimentado em corrente“Push-pull” alimentado em corrente
Ponte completa alimentada em corrente
Retificador em ponte na saída
alimentado em correntealimentado em corrente
Ponte completa alimentada em corrente
d
i1Entrada
Como devem ser as correntes na entrada e na saída de um conversor?
i1
1 : Nt
i1
Situação ideal
1-d
i2 Saída
Como devem ser as correntes na entrada e na saída de um conversor?
i2
1 : N t
i2
Situação ideal
i1
t
i1
Buck
i1
descontínua
Corrente de entrada em cada conversor
t
i1
i1
t
Buck
i1Boostcontínua
descontínua
i
t
i2
i2
i2
contínua
Corrente de entrada em cada conversor
t
i2
t
i2
Buck-boost
i2Boost
descontínua
descontínua
Filtrando a corrente descontínua de um conversor
Boost
Buck-Boost
Buck
Filtrando a corrente descontínua de um conversor
V1 V2< V1
Conversores reversíveis
Fluxo de potência
Redutor / elevador
V1 V
Conversores reversíveis
Fluxo de potência
Red.-elev. / Red.-elev.
V1 V2
Retificador síncrono
• Em conversores com tensãoe correntes muito elevadas (>diodo retificador, vis a vis datorna difícil o controle da tensão
• A queda de tensão de umenquanto que a do diodo Schotky
• Solução: Retificador síncronotensão inferior a 0,1V
Retificador síncrono
tensão de saída baixa (≈ 1,2 a 5V)>20A), a queda de tensão no
da tensão de saída, é elevada etensão de saída.
diodo PIN é da ordem de 1,0VSchotky é de 0,5V.
síncrono apresenta queda de
FontePorta
pn-
Curto circuito n+p
Diodo parasita
Retificador Síncrono
Dreno
n+n-
O transistor MosFet é utilizado como diodo, graças a pequena r
Curto circuito p
Diodo parasita
Retificador Síncrono
O transistor MosFet é utilizado como diodo, graças a pequena rdson
Retificador Síncrono autoexcitado (V
Retificação convencional
Retificador Síncrono autoexcitado (Vsaida < 5V)
Retificação convencional Retificação síncrona
Retificador Síncrono autoexcitado (VRetificadores de meia onda
Retificação convencional
Retificador Síncrono autoexcitado (Vsaida < 5V) Retificadores de meia onda
Retificação síncrona
Conversor Meia Ponte assimétrico
1-D
D
D·E
(1-D)·E
E
(1-D)·E D
1-DE
D·E
Conversor Meia Ponte assimétrico
Meia ponte com controle Meia ponte com controle complementar
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