conversores buck boost
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Eletrnica de Potncia II
Captulo 2
Prof. Cassiano Rech cassiano@ieee.org
Prof. Cassiano Rech
1
Conversores CC-CC No Isolados Buck (abaixador) Boost (elevador) Buck-boost (abaixador-elevador) Conversores em ponteReversvel em corrente Reversvel em tenso e corrente
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Introduo Os conversores buck e boost so tambm denominados de conversores CC-CC diretos, pois existe transferncia direta de potncia da entrada para a sada do conversor O conversor buck alimenta uma carga com caractersticas de fonte de corrente contnua, a partir de uma fonte de tenso contnua O conversor boost alimenta cargas com caracterstica de fonte de tenso contnua, a partir de uma fonte de corrente contnuaBUCK BOOST
S
D
Vin
D
Io
IL
S
Vo
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Introduo O conversor buck-boost combina as caractersticas de entrada de um conversor buck e as caractersticas de sada de um conversor boost No conversor buck-boost, a tenso mdia de sada pode ser maior, igual ou menor que a tenso de entrada, porm com a polaridade invertida O conversor buck-boost (abaixador-elevador) apresenta caracterstica de fonte de tenso tanto na entrada quanto na sada No pode ocorrer a transferncia direta de energia da entrada para a sada, sendo necessria a incluso de um componente acumulador (com caracterstica de fonte de corrente) para transferir a energia da entrada para a sada Devido isso, o conversor buck-boost pertence a classe de conversores CC-CC indiretos
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Conversor buck-boost: Estrutura bsica Diferentes representaes do conversor buck-boostiS D iD io
S Vin
_ Vo + S iS D iD
L iL
C
R
Vin iLProf. Cassiano Rech
L
Vo
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Conversor buck-boost: Conduo contnua1 ETAPA: Carga do indutor 0 t ton S iS D iD 2 ETAPA: Descarga do indutor ton t T (0 t toff) S iS D iD
Vin iL
L
Vo
Vin iL
L
Vo
diL Vin = L dt Vin i L = Imin + t LProf. Cassiano Rech
L
di L = Vo dt Vo t L6
i L = Imax
Conversor buck-boost: Conduo contnuaFORMAS DE ONDA
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Conversor buck-boost: Conduo contnuaGANHO ESTTICOEm regime permanente, o valor mdio da tenso no indutor nulo:10 9 8 7 6 M ( D) 5 4 3 2 1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 D 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Vin DT Vo (1 D )T = 0
D < 0,5 D > 0,5Prof. Cassiano Rech
Conversor abaixador Conversor elevador8
Conversor buck-boost: Conduo contnuaCORRENTES MDIA E EFICAZ NO INTERRUPTOR E NO DIODOCorrente mdia no interruptor Corrente mdia no diodo
IS = IinCorrente mdia no indutor
ILmd = Iin + Io
Corrente eficaz no interruptor**
Corrente eficaz no diodo**
** Equaes vlidas para pequenas ondulaes de corrente (I < 20%ILmd)Prof. Cassiano Rech 9
Conversor buck-boost: Conduo contnuaONDULAO DA CORRENTE DE ENTRADAAo final da 1 etapa (t = ton) io = Imax:
Imax
Vin = Imin + DT L
VALORES MXIMOS E MNIMOS DE CORRENTE
Imax = ILmd Imin = ILmdProf. Cassiano Rech
I + 2 I 210
Conversor buck-boost: Conduo contnuaDETERMINAO DO VALOR DO CAPACITORSeja Vc a ondulao da tenso no capacitor, que igual ondulao da tenso na sada do conversor Vo, uma vez que o capacitor conectado em paralelo com a carga. Durante a primeira etapa o capacitor est sendo descarregado pela ao da corrente de carga (Io). Assim:
VC Io = C tonDessa forma, pode-se determinar o valor do capacitor por:
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Conversor buck-boost: Conduo contnuaCLCULO DA INDUTNCIA CRTICAPara garantir a operao em conduo contnua, o mnimo valor da corrente no indutor deve ser maior do que zero. Pode-se determinar o mnimo valor de indutor que garante esta condio, fazendo-se a corrente mnima igual a zero (conduo crtica):
ou:
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Conversor buck-boost: Conduo descontnuaS Vin iL S Vin iL S Vin iLProf. Cassiano Rech 13
iS
D L
iD Vo
Se o valor do indutor menor que LCRIT o conversor opera em conduo descontnua
iS
D L
iD Vo
iS
D L
iD Vo
Conversor buck-boost: Conduo descontnuaGANHO ESTTICO EM CONDUO DESCONTNUAEm regime permanente, o valor mdio da tenso no indutor nulo:
Vin DT Vo td = 0
Vo DT = Vin td
(*)
Alm disso, em conduo descontnua a corrente mdia na sada :
Io =
IL max td 2T
Vo td 2 = 2LT
td =
2LT R
(**)
Usando (*) e (**): Ganho esttico em conduo descontnuaProf. Cassiano Rech 14
Conversor buck-boost: Conduo descontnuaCARACTERSTICA DE SADAVo Vin12
10
D = 0,9
D = 0,6
8
6
D = 0,4 D = 0,8
4
D = 0,22
0
0
2
4
6
8
10
12
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R 2f L
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Bibliografia Ivo Barbi, Conversores CC-CC Bsicos No Isolados. Muhammad H. Rashid, Eletrnica de Potncia: Circuitos, Dispositivos e Aplicaes. R. W. Erickson, D. Maksimovic, Fundamentals of Power Electronics, Second edition. Jos A. Pomilio, Eletrnica de Potncia, UNICAMP. Disponvel em: .
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