conversores dc-dc conversor flyback projeto itasat claudinei de jesus donato

Conversores DC-DC

Conversor Flyback

Projeto ITASATClaudinei de Jesus Donato

17/11/2006 Claudinei J. Donato 2

Conversor Abaixador e Elevador de Tensão (Buck-Boost)

Diagrama básico:

Vi L C R

D

TVo

+

-Ii VD

IDVT

IL

IoIC

VC



Transistor ligado (t1):

Vi L C RT

Vo

+

-Ii

VT

IL

IoIC

VC



Diodo com polarização direta (t2):

Vi L C R

D

Vo

+

-

VD

ID

IL

IoIC

VC



Transistor e diodo cortados (t3):

Vi L C R Vo

+

-

IoIC

VC


Conversor Buck-Boost Isolado (Flyback) Acoplamento de indutores:

Vi

L

C R

D

TVo

+

-Ii VD

IDVT

IL

IoIC

VC

1:1

NsNp

Vi

L

C R

D

TVo

+

-Ii VD

IDVT

IL

IoIC

VCNp Ns


Conversor Flyback Reorganizando componentes e com duas saídas:

Vi

L

C1 R1

D1

T

Vo1

-

+

VD1

ID1

IL

IO1IC1

VC1

C2 R2

D2

Vo2

-

+IO2IC2

VC2

Np

Ns2

Ns1


Condução Contínua

TimeI(D5) -I(RLOAD1)

SEL>>

-I(LP1)

V(U1:3) V(OUT)

V(DRAIN)

VT

VLSVO

ILp

IDIO

t1T

t2



(3)

(2)

(1)

1

T

tD

IIo

IIi

C

L

Vi

L

C R

T

Vo

-

+

VDIL IoIC

VCNp Ns



(7) 1

(6)

(5)

(4) 0

2

T

tD

n

nN

IN

IIo

Ii

p

s

CL

Vi

L

C R Vo

-

+

VDIoIC

VCNp Ns

D ID



conversor do rendimento

(12) .

. (11)

:entrada de Corrente

(10) .

)1.(

:9 e 8 De

(9) )1.(

(8) .

:anteriores equações Das

Vi

IoVoIi

PoPi

DN

DIiIo

N

DIIoDIIi L

L



(15) ..

).1.(..

Lp

Tpor ndomultiplica ,

.

)1.(.

:12 e 10 De

(14) .

(13) .

)1(

:10 de operação, de D o definido e Ii Calculado

min

minmin

max

maxmaxmin

maxmax

LILpN

TDVo

Lp

TDVi

N

DVoDVi

IiNIo

IiD

DIo

DIiN


Condução Contínua Para indutância crítica, analisamos circuito em condução crítica, ILmin =

0:

adescontínu e contínua entre limite no potência Pi

(18) ..2

.

..2

.

..2

.

:17 e 16 Usando

(17) 2

.Ii

(16) ..

:15 equação Da

lim

lim

2min

2max

222

maxminmax

fPi

DViLp

fPi

DVi

Vi

Vi

fIi

DViLp

DII

Lp

TDViIII

CR

LminLmáx

LLL


Condução Contínua Cálculo da Indutância:

L é definido a partir da ondulação de corrente devido a limitação de corrente das chaves.

(19) .

.

:15 equação Da

fI

DViLp

L


Condução Contínua Cálculo da capacitância de saída:

(25) )..(

..

(24) .

..

(23) .

)()( .

(22) .

.

max

max

max

maxmax

SEL

SEL

SELRSE

LLCSECRSE

CC

C

CRSE

RINVof

NDIoC

fC

DIo

N

RIVo

N

RIV

N

IIoIo

N

IIRIV

fC

DIoV

dt

dVCI

VVVo


Condução Contínua Valores de tensão e corrente para as

chaves:

(29)

(28)

(27) .

(26)

max

max

max

N

II

II

V

VoViVoV

VViV

LDmáx

LTmáx

SRD

SRT



(33)

(32) )1(.

(31) .

(30) 122

.3

1

:onda de forma dapartir a eficaz, Corrente

22

222

max

max

22

max

max

22

rmsDrmsCrms

CrmsrmsDrms

LrmsDrms

LrmsTrms

LLLmedLrms

IoII

IIoI

DN

II

DII

I

D

IiIII


Condução Descontínua

TimeI(D5) -I(RLOAD1)

0A

10A

SEL>>

-I(LP1)

0A

1.0AV(U1:3) V(OUT)

0V

-20V

20VV(DRAIN)

0V

0.75KV

VT

VDVO

IDIO

ILp

t2t1

T

t3



(33)

(32)

(31)

11 T

tD

IIo

IIi

C

L

Vi

L

C R

T

Vo

-

+

VDIL IoIC

VCNp Ns



(37)

(36)

(35)

(34) 0

22 T

tD

n

nN

IN

IIo

Ii

p

s

CL

Vi

L

C R Vo

-

+

VDIoIC

VCNp Ns

D ID



(41) ..

:40 e 12 De

(40) .

.

:39 e 38 De

(39) .

(38) .

:anteriores equações Das

2

1

1

2

21

D

DN

Vi

Vo

DN

DIiIo

N

DIIoDIIi L

L



(44) 2

.Ii

(43) ..

(42) ..

....

Lp

Tpor ndomultiplica ,

.

..

:41 De

1

1max

21

21

DI

Lp

TDViI

ILpN

TDVo

Lp

TDVi

N

DVoDVi

Lmáx

L

L


Condução Descontínua Para indutância crítica, analisamos circuito em

condução crítica e definimos o D1max:

adescontínu e contínua entre limite no potência Pi

(45) ..2

.

..2

.

..2

.

:44 e 43 Usando

lim

lim

2max1

2min

21

221

fPi

DViLp

fPi

DVi

Vi

Vi

fIi

DViLp

CR


Condução Descontínua Ciclo de trabalho do transistor:

(47) .

)1.(

: idadedescontinu dalimiar no máximo N o Cálculando

(46) ...2

:crítica indutância dapartir

aindutor o odeterminad sendo 44, e 43 departir A

max1

max1maxmax

1

DIo

DIiN

Vi

fLpIiD



(50) )..(

)1.(.

:saída de iaCapacitânc

(49) .

:41 de primário, no refletida secundário do Tensão

(48) ..

:40 equação dapartir a diodo, do trabalhode Ciclo

max

min2

min2

max1min

12

SEL

SR

RINVof

DNIoC

D

DViV

Ii

DNIoD



(53) 3

.

(52) 3

.

(51) 3

.

:onda de forma dapartir a eficaz, Corrente

2max

1max

21max

D

N

II

DII

DDII

LDrms

LTrms

LLrms


Referências CHOI, Hang-Seok. Design Guidelines for Off-line

Flyback Converters Using Fairchild Power Switch (AN4137). Disponível em http://www.fairchildsemi.com/an/AN/AN-4137.pdf#page=1. Acesso em 15 nov. 2006.

MELLO, Luiz F. P.. Análise e Projetos de Fontes Chaveadas. São Paulo, Ed. Érica, 1996. 487 p.

ERICKSON, R. W.; MAKSIMOVIC, D.. Fundamentals of Power Electronics. 2th ed. Boulder, Usa: Springer, 2001. 912 p.

POMILIO, José Antenor. Fontes Chaveadas. Apostila. Disponível em http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/. Acesso em 04 out. 2006.

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