curso de fonte chaveada

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:


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


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


Na forma de onda da tensãoprodutos volts·segundos = 0”

Circuito em

regime

permanenteiL

Áreas iguais


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


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


VS max = VD max = EvO

+

-

iO

R

•Tensões máximas

potências

·D

·(1-D) TD·T

t

t

iS

iD

IS

ID


O conversor “buck” pode ser visto como um transformador de corrente contínua

is

Transformador ideal de corrente continua

E R

1 : D


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


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


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


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


Não pode ser feito porquepode ser desmagnetizado


porque o transformador nãodesmagnetizado

Lm


Não pode ser feito porquedesmagnetizado instantaneamente

2. Incorporação do isolamento galvânico ao

D

porque o transformador éinstantaneamente (sobretensão infinita).

Lm

D2

D1


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


Desmagnetização baseada na tensão de entrada

V1 = V2 = E

= n1/(n1 + n2)

n2

n1


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)


VOvD1

+

-

E·n3/n1 VO

+-

max)

E·n3/n1 VO-

Durante D·T

VO-+

Durante (1-D)·T= D·E·n3/n1(modo contínuo)


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


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


LmLd

E

Outras formas de desmagnetizar o transformador: Desmagnetização ressonante

vT

t+-

(Resonant reset)

Pequena variação de E

Integração de componentes parasitas


-

Outras formas de desmagnetizar o transformador:

VC = E·D/(1

VC

E

L Dois transistores

☺ Integração de componentes parasitas


☺ 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


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.


Conv. cc/cc “push-pull”

Ret. com transf. “tap” central

1. Conversor Push


Ret. com dois indutores

Conv. cc/cc “push

Ret. com transf.

Ret. em ponte

1. Conversor Push-Pull

Ret. com dois indutores

“push-pull”


Conversor “forward”

2. Conversor Push

Conversor “push-pull”

Conversor “forward”


∆∆∆∆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


• 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


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


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


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


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

curso de fonte chaveada

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