PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL

FACULDADE DE ENGENHARIA

PROJETO E ELABORAÇÃO DE UM CONTROLADOR PARA

LÂMPADA LED BASEADO NO CONVERSOR ESTÁTICO D

Porto Alegre, 8 de dezembro de 2017.

Autor: Felipe Dalla Favera Almeida de Oliveira

Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul

Curso de Engenharia Elétrica

Av. Ipiranga 6681, – Prédio 30 – CEP: 90619-900 - Porto Alegre – RS – Brasil

Email: felipe.dalla@acad.pucrs.br

Orientador: Prof. Fernando Soares dos Reis

Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul

Av. Ipiranga 6681, – Prédio 30 – CEP: 90619-900 - Porto Alegre – RS – Brasil

Email: f.dosreis@pucrs.br

2

RESUMO

Em função da alta evolução da tecnologia de diodos emissores de luz (do inglês,

Light Emitting Diode, LED), o mercado de controladores para este equipamento tem se

desenvolvido em grande escala, abordando as suas diferentes necessidades e demandas.

Neste trabalho se busca o desenvolvimento de um LED driver baseado no conversor

estático D, o qual é um conversor de corrente constante para corrente constante (CC-CC)

que pode ser dimensionado para apresentar um comportamento de fonte de corrente em

sua saída, sendo esta característica, essencial para o acionamento de LEDs de potência,

os quais, cada vez mais, vem sendo empregados para iluminação artificial de ambientes.

O controle da corrente de saída se dá por meio do ciclo de trabalho, o que permite o ajuste

da intensidade luminosa da lâmpada LED.

Palavras-chave: Conversores Estáticos; LED de Potência; Controle de Luminosidade.

ABSTRACT

As a consequence of the technology revolution on power LEDs, for lighting

applications, many LED drivers have been developed to addressing their different needs

and demands. In this sense, the present work proposes the implementation of a power

LED driver based on the D converter. Since the D converter can be designed in order to

act as a controlled current source. Therefore, it is able to adjust the LED lamp luminous

intensity throughout the duty cycle.

Keywords: Power Converters; Power LEDs. Dimmer.

1 INTRODUÇÃO

Em função da alta demanda por atualização dos sistemas de iluminação pública,

comercial e doméstica, a melhor eficiência associada ao melhor custo/benefício, é

buscada por pesquisadores e desenvolvedores de projetos para iluminação, com o

avanço da tecnologia permitiu-se expandir as opções de lâmpadas e luminárias como

por exemplo a evolução dos LEDs Thru Hole para os LEDs Filament, conforme Figura

1. Na Figura 2 é possível observar a estrutura de contrução do LED Filament.

Figura 1 - LED Thru Hole x Filament;

Fonte: JAN, What is a LED Filament lamp!, 2017

3

Figura 2 - Estrutura LED Filament;

Fonte: Cooling. Eletronics.Testing of Power LEDs, 2017

1.1 Tema de Pesquisa

Estudar e aplicar métodos alternativos para o acionamento de LEDs, visando

minimizar a ondulação de corrente (Ripple). E também o estudo do conversor como

alternativa aos atuais comercializados.

1.2 Justificativa do Tema

O tipo de conversor em estudo é uma topologia já proposta em 1978, que ainda está

na fase de pesquisa. A temática do estudo esta refernciada em explorar diferentes opções

de controladores (Drivers) para atender a tecnologia LED.

1.3 Objetivo do Trabalho

O artigo foi iniciado visando implementar o conversor proposto acionando uma

carga não linear, os LEDs, para assim, poder analisar o seu comportamento. Validar a

topologia do e o equacionamento do conversor.

4

1.4 Delimitações do Trabalho

O foco do estudo tende a atender as áreas de potência e tecnologia LED

principalmente. O conversor é uma ótima propostas para cargas não lineares, para este

trabalho, será explorada a tecnologia LED.

2 REFERENCIAL TEÓRICO

Neste item serão explicados conceitos e temas fundamentais para a compreensão

do projeto desenvolvido. Buscando aplicação dos equacionamentos apresentados nas

referências bibliográficas.

2.1 Diodo Emissor de Luz

O diodo emissor de luz (do inglês, Light Emitter Diode - LED) é uma tecnologia

antiga que vem evoluindo rapidamente, sendo hoje empregada em displays, monitores,

televisores e diversas outras interfaces homem-máquina. Contudo, no que tange ao

presente trabalho o foco estará nos sistemas de iluminação artificial que empregam LEDs

de Potência em função de sua elevada eficiência luminosa e longa vida útil. Estas

características conferem aos LEDs especial sinergia com as crescentes demandas

ambientais. O LED é um componente semicondutor (de junção PN) e devido ao

comportamento não linear da sua relação corrente-tensão (i x v) o mesmo deve ser

energizado por um circuito de acionamento próprio. Os circuitos de acionamento, além

de garantir a vida útil dos LEDs por meio do adequado controle da corrente que por eles

circulam, também podem incluir o controle da intensidade luminosa, produzida por estes

dispositivos. A Figura 3 apresenta a relação corrente-tensão em um LED de potência,

submetido a um transitório térmico, evidenciando a característica não linear deste

componente, observando que quando a tensão VH é atingida qualquer mínima variação

da tensão direta aplicada ao LED pode levar a destruição deste dispositivo por

sobrecorrente.

5

Figura 3 – Relação corrente x tensão em um LED de Potência

Fonte: LEDLAM, How do led filamento work?, 2017

Este projeto utilizará um LED de potência do fabricante Epistar de modelo LEDE-

P10B-D-WHITE (Espeficação técnica de produto – Epistar – High Power LED, 2012.).

Em condição de 25°C e com uma corrente direta de 1050 mA, trabalha com uma tensão

direta de 9,6 a 11 volts. Este componente é um chip onde no seu interior existe uma

associação de 2 paralelos de 2 LEDs em série.

2.2 Conversor D

Como citado no item 2.1, é necessário o uso de um circuito de acionamento, para

garantir a adequada ativação dos LEDs. Assim os drivers são compostos de circuitos

retificadores, filtros, conversores, dispositivos de proteção entre outros. Os conversores

são amplamente estudados buscando o emprego da tipologia mais eficaz para os

requisitos de projeto solicitados. Como por exemplo existem conversores do tipo redutor

e elevador de tensão que podem realizar esta função de diferentes formas.

Conversores CC-CC são sistemas formados por semicondutores de potência

operando como interruptores, e por elementos passivos, normalmente indutores e

capacitores que tem por função controlar o fluxo de potência de uma fonte de entrada

para uma fonte de saída (MARTINS e BARBI, 2008).

6

O conversor D apresentado na Figura 4, tem a capacidade de minimizar a

ondulação da corrente de sua entrada empregando, para tanto, um indutor de entrada de

valor reduzido, em relação aos demais conversores que também possuem características

de fonte de corrente em suas entradas. Ressalta-se ainda, que este conversor pode ser

modificado para apresentar um comportamento de fonte de corrente em sua saída, para

permitir o controle da corrente nos LEDS, para tanto, basta a remoção do capacitor C2.

Figura 4 – Topologia do Conversor-D.

Fonte: DOS REIS, 2017

Como observado na Figura 4 o conversor possui quatro componentes passivos,

indutores L1 e L2 e capacitores C1 e C2. Entretanto, para garantir o devido comportamento

de fonte de corrente, em sua saída, o capacitor C2 é removido e no lugar do resistor R, se

insere a lâmpada LED. A Figura 5 apresenta o circuito modificado.

Figura 5 – Topologia do Conversor-D modificado.

Fonte: DOS REIS, 2017

Na sequência se apresenta o critério de dimensionamento do conversor D

empregado neste trabalho o qual foi obtido a partir de (DOS REIS, 2017). O ganho (𝐺)

(1) estático do conversor pode ser determinado a partir do balanço volt-segundo, o qual

estabelece que a tensão média aplicada aos indutores deve ser nula.

7

A partir de (1) se comprova que o conversor-D possui um ganho (𝐺) igual aos

conversores da família Buck-Boost. O cálculo dos indutores e capacitores é realizado em

função dos parâmetros de projeto como são: a frequência de comutação (𝐹𝑆); a potência

de saída ( 𝑃𝑜𝑢𝑡 ); a tensão de saída (𝑉𝑜𝑢𝑡); a tensão de entrada (𝑉𝑖𝑛); o ciclo de trabalho

(𝐷); a ondulação máxima de corrente admitida em cada indutor ( 𝛿𝑖 𝐿1 𝑒 𝛿𝑖 𝐿2); e

ondulação máxima de tensão admitida em cada capacitor (𝛿𝑣 𝐶1 e 𝛿𝑣 𝐶2), resultando nas

expressões indutância 𝐿1 (2) e 𝐿2 (3) e também nas capacitâncias de 𝐶1 (4) e 𝐶2 (5) que

seguem:

𝐿1 =𝑉𝑜𝑢𝑡

2(1 − 𝐷) √𝐷2𝛿𝑣 𝐶22 + 𝛿𝑣 𝐶1

2

2𝜋 𝑃𝑜𝑢𝑡 𝐹𝑆 𝐷2 𝛿𝑖 𝐿12 (2)

𝐿2 =𝑉𝑜𝑢𝑡

2 (1 − 𝐷)2

𝑃𝑜𝑢𝑡 𝐹𝑠 𝛿𝑖 𝐿22 (3)

𝐶1 =𝑃𝑜𝑢𝑡 𝐷2

𝑉𝑜𝑢𝑡2 𝐹𝑠 𝛿𝑣 𝐶1

2 (4)

𝐶2 =𝑃𝑜𝑢𝑡 𝛿𝑖 𝐿2

8 𝐹𝑆 𝑉𝑜𝑢𝑡2 𝛿𝑣 𝐶2 (1 − 𝐷)

(5)

As tensões e correntes, no diodo e no interruptor, são determinadas por meio do

estudo apresentado na seção anterior. Como é sabido, a corrente média que flui em

qualquer capacitor é nula. Portanto, as correntes médias do transistor e do diodo são iguais

as correntes médias na entrada e na saída do conversor, respectivamente. Assim é possível

determinar a corrente média no diodo (𝐼𝐷 𝑚𝑒𝑑) (6) e no transistor (𝐼𝑆 𝑚𝑒𝑑) (7), onde: a

potência de saída ( 𝑃𝑜𝑢𝑡 ); a tensão de saída (𝑉𝑜𝑢𝑡); o ciclo de trabalho (𝐷).

𝐼𝐷 𝑚𝑒𝑑 =𝑃𝑜𝑢𝑡

𝑉𝑜𝑢𝑡 (6)

𝐺 =𝑉𝑜𝑢𝑡

𝑉𝑖𝑛=

𝐷

1 − 𝐷 (1)

8

𝐼𝑆 𝑚𝑒𝑑 =𝑃𝑜𝑢𝑡 𝐷

𝑉𝑜𝑢𝑡 (1 − 𝐷) (7)

A corrente máxima no transistor (𝐼𝑆 𝑚á𝑥) é igual à do diodo (𝐼𝐷 𝑚á𝑥) e é definida

na Equação (8), onde: a potência de saída ( 𝑃𝑜𝑢𝑡 ); a tensão de saída (𝑉𝑜𝑢𝑡); o ciclo de

trabalho (𝐷); a ondulação máxima de corrente admitida no indutor ( 𝛿𝑖 𝐿2).

𝐼𝑆 𝑚á𝑥 = 𝐼𝐷 𝑚á𝑥 =𝑃𝑜𝑢𝑡

𝑉𝑜𝑢𝑡 (1 − 𝐷) (1 +

𝛿𝑖 𝐿2

2) (8)

Os valores eficazes das correntes no interruptor (𝐼𝑆 𝑟𝑚𝑠 ) (10) e no diodo (𝐼𝐷 𝑟𝑚𝑠)

(9) foram determinados a partir da definição do valor eficaz aplicado as formas de onda

representadas na Figura 5 (b) e (c), onde: a potência de saída ( 𝑃𝑜𝑢𝑡 ); a tensão de saída

(𝑉𝑜𝑢𝑡); o ciclo de trabalho (𝐷).

𝐼𝐷 𝑟𝑚𝑠 = 𝑃𝑜𝑢𝑡

𝑉𝑜𝑢𝑡

1

√1 − 𝐷 (9)

𝐼𝑆 𝑟𝑚𝑠 = 𝑃𝑜𝑢𝑡

𝑉𝑜𝑢𝑡

√𝐷

1 − 𝐷 (10)

A tensão máxima no transistor e no diodo é igual a máxima tensão no capacitor

C1, a qual é expressa em (11), onde: a tensão de saída (𝑉𝑜𝑢𝑡); o ciclo de trabalho (𝐷); a

ondulação máxima de tensão admitida no capacitor (𝛿𝑣 𝐶1).

𝑉𝑆 𝑚á𝑥 = 𝑉𝐷 𝑚á𝑥 = 𝑉𝑜𝑢𝑡

𝐷 (1 +

𝛿𝑣 𝐶1

2) (11)

Na Figura 6, é possível observar as formas de onda em cada um dos

componentes do circuito, conforme apresentado em (DOS REIS, 2017).

Figura 6 – Principais formas de onda de tensão e corrente nos componentes do conversor-D

9

Fonte: DOS REIS, 2017

2.3 Circuito de controle – LM3524

Os sinais de controle do transistor MOSFET (IRF840) empregado neste projeto,

são provenientes do circuito integrado LM3524, o qual é um modulador de largura de

pulso (Especificação técnica de produto – Regulador de largura de pulso LM3524, 2017).

O mesmo foi dimensionado para garantir a frequência de chaveamento de 20 kHz e uma

razão cíclica de aproximadamente 30%. Para encontrar os valores dos componentes a

serem utilizados no circuito de controle foram empregadas Equações propostas pelo

fabricante do componente, apresentadas no seu datasheet. O diagrama de blocos do

modulador é apresentado na Figura 7 e o esquema elétrico para o circuito de teste na

Figura 8.

10

Figura 7 – Diagrama de Blocos – LM3524

Fonte: Especificação técnica de produto – Regulador de largura de pulso LM3524, 2017

Figura 8 – Circuito de Teste – LM3524

Fonte: Especificação técnica de produto – Regulador de largura de pulso LM3524, 2017

11

A frequência de oscilação é dada pela Equação 12. E a seleção do capacitor para

a escala de frequência desejada se dá pelo Gráfico 1.

𝑓𝑂𝑆𝐶 = 1

𝑅𝑇 𝐶𝑇 (12)

Gráfico 1 – Gráfico para dimensionamento de 𝑹𝑻 e 𝑪𝑻 – LM3524

Fonte: Especificação técnica de produto – Regulador de largura de pulso LM3524, 2017

Para ajustar o ciclo de trabalho deve-se atender ao Gráfico 2, para tanto foi

utilizado um potenciômetro, conforme proposto no circuito teste.

Gráfico 2 – Gráfico para dimensionamento do duty cycle – LM3524

Fonte: Especificação técnica de produto – Regulador de largura de pulso LM3524, 2017

12

3 METODOLOGIA

Ao longo deste item será descrita a metodologia de desenvolvimento do projeto do LED

driver baseado no conversor D e seu circuito de controle. Em um primeiro momento,

serão apresentados os cálculos dos componentes do conversor, conforme Equações

especificadas no referencial teórico, a seguir o circuito elétrico, incluindo conversor e

circuito do controle do conversor. Por sua vez serão realizadas simulações digitais do

conversor D, na ferramenta, para validar o projeto realizado. Na sequência as etapas de

prototipação e montagem do controlador de LED. Por fim validação do projeto concluído.

Figura 17 – Metodologia

O objetivo do trabalho é implementar um circuito de acionamento de LEDs

empregando o conversor D e avaliar o seu desempenho para esta aplicação.

Foram utilizados como referência para o desenvolvimento do projeto, artigos

científicos, publicados na IEEE, e em especial o artigo (DOS REIS, 2017).

1º Processo

•Definição de proposta

•Avaliação do refencial teórico

•Dimensionamento do projeto

•Simulação dos circuitos

2º Processo

•Estudo e implementação em protoboard do circuito de acionamentoisolado para o transistor MOSFET

•Estudo e implementação em protoboard do circuito de controleempregando CI dedicado

•Projeto das PCIs de acionamento, controle e potência

•Prototipação da PCI

3º Processo

•Validação do projeto

•Avaliação dos resultados obtidos

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3.1 Dimensionamento do conversor D

O projeto foi direcionado de modo a apresentar uma alternativa de controlador

para uma luminária com iluminação LED que fosse capaz de controlar a corrente nestes

dispositivos e ao mesmo tempo limitar a ondulação da corrente nos LEDs. Para uma

potência de 40 watts e uma ondulação máxima de 1,0 ampère pico a pico. O

equacionamento do projeto do conversor foi todo desenvolvido com o auxílio do software

de simulação de cálculos MATLAB.

3.2 Simulação dos circuitos

A partir do dimensionamento dos componentes, realizado no item 3.1, foi possível

realizar a simulação do conversor D, com base na ferramenta PSIM.

3.3 Elaboração do circuito de controle

O circuito de controle foi desenvolvido com base no controlador de largura de

pulso LM3524 (Especificação técnica de produto – Regulador de largura de pulso

LM3524, 2017). O esquema elétrico do mesmo foi desenhado na ferramenta projeto de

diagrama esquemático, EAGLE DESIGNER.

3.4 Prototipação do circuito de controle

Em um primeiro momento o modulador PWM foi montado em uma protoboard,

com os componentes especificados para o projeto. Na sequência o circuito foi testado

individualmente e ajustado para ser aplicado ao controle do transistor do conversor.

3.5 Elaboração do circuito do conversor D

Da mesma forma que o circuito de controle, o circuito do conversor D, foi

desenhado com auxílio da ferramenta EAGLE DESIGNER. Seus componentes foram

escolhidos com base nos valores calculados de corrente e tensão e com o suporte da

ferramenta MATLAB.

3.6 Prototipação do circuito do conversor D

Em função da elevada corrente do circuito do conversor, não foi possível realizar

a prototipação na protoboard, assim a placa de circuito impresso foi desenhada a partir do

diagrama esquemático na ferramenta EAGLE DESIGNER .

14

3.7 Elaboração da placa de circuito impresso

Após validados os circuitos, a placa de circuito impresso do controlador pôde ser

confeccionada.

3.8 Montagem da placa de circuito impresso

Após confeccionadas as placas e realizados os devidos ajustes os componentes

definitivos puderam ser montados nas placas de circuito impresso.

3.9 Validação do projeto

Com o projeto final montado e as placas interligadas, os resultados foram obtidos

e assim apresentados no item de aplicação 4 no trabalho.

4 APLICAÇÃO DA METODOLOGIA PROPOSTA

O projeto e a elaboração do artigo se deu conforme descrito na etapa anterior,

sendo a primeira parte constituída pelo dimensionamento do projeto, descrito no item 4.1.

4.1 Dimensionamento do projeto

Foram seguidos os mesmos parâmetros apresentados no artigo de referência (DOS

REIS, 2017), pois a carga, é constituída por um arranjo de LEDs de potência, conforme

se mostra na Figura 11. A carga encontra-se disponível no Laboratório de Eletrônica de

Potência da PUCRS (LEPUC). Os parâmetros utilizados para o projeto estão descritos na

Tabela 1

Tabela 1 – Parâmetros para o projeto do conversor D

Parâmetro Valor

Tensão de entrada (Vin) 50 V

Tensão de saída (Vout) 20 V

Potência de saída (Pout) 40 W

Carga equivalente (R) 14 Ω

Frequência de comutação (Fs) 20 kHz

Ripple de corrente normalizado (δi L1) 0,05

Ripple de corrente normalizado (δi L2) 0,30

15

Tabela 1 – Parâmetros para o projeto do conversor D - Continuação

Parâmetro Valor

Ripple de tensão normalizado (δv C1) 0,1

Ripple de tensão normalizado (δv C2) 0,1

Figura 11 – Topologia de conexão dos LEDs de potência

Tabela 2 – Parâmetros de acionamento para o conjunto de LEDs

Parâmetro Valor

Tensão Média dos LEDs em série (Vo) 20 V

Corrente em cada braço (iB) 0,9 A

Corrente total no arranjo (io) 1,8 A

4.2 Simulação dos circuitos

Com auxílio do programa PSIM realizou-se a simulação do conversor D, e assim

foi possível observar as grandezas elétricas nos diversos componentes.

Figura 12 – Circuito do conversor D simulado no PSIM

16

Figura 13 – Correntes nos indutores L1 e L2

4.3 Elaboração do circuito de controle

O circuito de controle foi desenvolvido conforme indicado no circuito de teste no

datasheet do fabricante (Especificação técnica de produto – Regulador de largura de pulso

LM3524, 2017).

17

Figura 14 – Esquema elétrico do circuito de controle

18

4.4 Prototipação do circuito de controle

A primeira etapa da prototipação do circuito de controle, foi realizar a montagem

do circuito de teste do modulador de largura de pulso, LM3524 em uma matriz de contato

(do inglês, protoboard), após verificar os sinais do modulador, estando coerentes

conforme o dimensionado.

4.5 Elaboração de um circuito de acionamento isolado

Em função da posição topológica que o transistor ocupa no conversor D, o

isolamento galvânico entre o terra da placa de potência e o terra do sinal de controle é

necessário. Para este fim foi implementado um circuito de comando isolado baseado no

conversor forward.

Os componentes foram todos calculados a partir de um script com auxílio do

software MATLAB, possibilitando uma maior agilidade na realização de eventuais

ajustes.

Figura 15 – Esquema elétrico do circuito do conversor D e do driver isolado.

19

Figura 16 – Saída do trafo isolador

4.6 Prototipação do circuito do conversor D

A prototipação do circuito do conversor não pôde ser realizada em uma

protoboard, conforme citado no item 3.8 deste artigo. Desta forma os ensaios foram

realizados após a montagem da placa de circuito impresso.

4.7 Elaboração da placa de circuito impresso

Após testado o circuito de controle e validado o circuito do conversor, com os

devidos ajustes de componentes e dimensionamento da área a ser utilizada, iniciou-se o

layout da placa de circuito impresso, conforme mostrado na Figura 17.

20

Figura 17 – Layout do circuito do conversor D

4.8 Montagem da placa de circuito impresso

Com todos componentes calculados e dimensionados conforme orientações

citadas no item 3, Referencial Teórico. Os mesmos foram adaptados para os disponíveis

em laboratório além dos principais do projeto, foram acrescentados fusíveis por questões

de segurança.

21

Figura 18 – Placa de Circuito Impresso Montada

4.9 Validação do projeto

Com o projeto montado se deu início a validação dos circuitos que compõem o

controlador da lâmpada LED.

Em um primeiro momento o circuito de controle foi testado, sendo alimentado por

uma tensão de 10 volts, a corrente da fonte de alimentação utilizada foi limitada em 0,5

ampères. A largura de pulso foi ajustada em seu valor mínimo, desta forma o consumo

de corrente é o mínimo possível, evitando assim uma possível danificação dos

componentes e podendo observar as formas de onda do circuito. Observando a forma de

onda entre drain e source, e gate e source, e também o consumo de corrente da fonte de

alimentação do controle. Gradativamente, o nível de tensão foi sendo elevado até atingir

15 V então a largura de pulso foi ajustada até o consumo atingir 0,1 A. Possibilitando o

conversor operar e podendo observar o comportamento do mesmo. Em um segundo

momento o conversor foi alimentado inicialmente com 10 V e assim foi observado o

consumo de corrente no conversor, a tensão de saída e o aquecimento dos componentes,

para evitar que saturassem. Foi observado o aquecimento excessivo do indutor L2, desta

22

forma foi considerado que o efeito skin (MARTINS e BARBI, 2008) poderia estar

atuando sobre este indutor. Por isso, o mesmo foi redimensionado, sendo bobinado com

22 fios de cobre esmaltado 33 AWG (Catálogo de fios esmaltados – Eberle Motores

elétricos, 2017) com 9 m de comprimento. Após montado o novo indutor, foi necessário

incluir um dissipador para o diodo o qual havia sido desprezado por inexperiência. Feitos

os ajustes necessários o conversor foi testado sob condições nominais, a alimentação do

conversor foi elevada para 50 V e o ciclo de trabalho ajustado para aproximadamente

25%. O consumo de corrente na entrada do conversor, nesta situação, foi de 0,60 A, e na

saída se mediu uma corrente de 1,36 A, para uma tensão de 20 V. As formas de onda de

tensão no capacitor, no diodo, nos indutores L1, L2 e no MOSFET e formas de ondas de

corrente na entrada e na saída do conversor, são apresentadas nas Figuras 18 a 25

respectivamente.

Figura 18 – Tensão no capacitor C1

23

Figura 20 – Tensão no diodo

Figura 21 – Tensão no indutor L1

24

Figura 22 – Tensão no indutor L2

Figura 23 – Tensão no MOSFET entre drain e source

25

Figura 24 – Ripple de corrente na entrada do conversor D

Figura 25 – Ripple de corrente na saida do conversor D

5 CONCLUSÃO

O projeto do controlador de LEDs baseado no conversor D atingiu

satisfatoriamente os resultados esperados. Alguns ajustes tiveram de ser realizados tendo

em vista a inexperiência do autor nesta área. Contudo, os resultados obtidos na versão

final foram coerentes com os simulados no software PSIM. O LED driver fruto deste

trabalho se mostrou estável, operando por várias horas sem interrupções. O conversor D

é uma topologia promissora, demonstrando com as validações realizadas, ser uma opção

26

a ser explorada em seus limites para obter uma análise de viabilidade de industrialização

mais aprofundada.

6 REFERÊNCIAS

BARBI, Ivo. Projetos de fontes chaveadas. Florianópolis: Edição do Autor, 2001.

EBERLE. Elétricos Motores – Catálogo de fios esmaltados. Disponível em:

http://www.ufrgs.br/lmeae/arquivos_manuais/fios/fios.pdf. Acesso em: 20 outubro

2017.

JEDEC. Cooling. Eletronics.Testing of Power LEDs: The Latest Thermal Testing

Standards. Disponível em: https://www.electronics-cooling.com/2013/09/testing-of-

power-leds-the-latest-thermal-testing-standards-from-jedec. Acesso em: 28 setembro

2017.

DOS REIS, F. S.; CABRAL, H. G.; DUTRA, S. C. A.; NERY, E. G.; VIEIRA, V. A.;

PAN, A. C.; DOS REIS, F. B.; TONKOSKI, R. The D-Converter in CCM: Analysis,

Design and Results. 14th Brazilian Power Electronics Conference, COBEP2017, 2017.

EPISTAR. High Power LED – Espeficação técnica de produto. Disponível em:

http://www.kosmodrom.com.ua/pdf/ARPL-10W.pdf. Acesso em: 14 setembro 2017.

TEXAS INSTRUMENTS. Regulador de largura de pulso LM3524 – Especificação

técnica de produto. Disponível em: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3524d.pdf.

Acesso em: 11 setembro 2017.

LEDLAM. How do led filamento work? Disponível em: https://ledlam.co.uk/how-do-

led-filament-work. Acesso em: 13 setembro 2017.

JAN. What is a LED Filament lamp! Disponível em:

http://www.letsgo4leds.nl/blogpagina/is-led-filament-lamp. Acesso em: 13 setembro

2017.

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MARTINS, D. C. e BARBI, I. Eletrônica de Potência: Conversores CC-CC Básicos

Não Isolados. 3ª ed., Edição dos Autores, 2008, 378 p.