Sumário

Capítulo 1Introdução

1.1 Eletrônica de Potência 11.2 Classificação dos Conversores1.3 Conceitos de Eletrônica de

Potência 31.4 Chaves Eletrônicas 5

Diodo 6Tiristores 7Transistor 8

1.5 Escolha da Chave 111.6 Spice, Pspice e Capture 131.7 Chaves no Pspice 14

A chave controlada por tensão 14Transistores 16Diodos 17Tiristores (SCRs) 18Problemas de convergência no PSpice 18

1.8 Bibliografia 19Problemas 20

Capítulo 2Cálculosde Potência 21

2.1 Introdução 212.2 Potência e Energia 21

Potência instantânea 21Energia 22Potência média 22

2.3 Indutores e Capacitores 252.4 Recuperação de Energia 272.5 Valores Eficazes: Rms 342.6 PotênciaAparente e Fator de

Potência 42

Potência aparente S 42Fator de potência 43

2.7 Cálculos da Potência para CircuitosCa Senoidais 43

2.8 Cálculos de Potência para Formas deOnda Não Senoidal 44As séries de Fourier 45Potência média 46Fonte não senoidal e carga linear 46Fonte senoidal e carga não linear 48

2.9 Cálculos de Potência Usando oPspice 51

2.10 Resumo 582.11 Bibliografia 59

Problemas 59

Capítulo 3Retificadores de Meia Onda 65

3.1 Introdução 653.2 Carga Resistiva 65

Produzindo uma componente CC usandouma chave eletrônica 65

3.3 Carga Resistiva-Indutiva 673.4 Simulação com o Pspice 72

Usando o programa de simulação paracálculos numéricos 72

3.5 Fonte como Carga-RL 75Fornecimento de potência para uma fonte

CC a partir de uma fonte CA 753.6 Fonte como Carga com Indutor 79

Usando uma indutância para limitar acorrente 79

3.7 O Diodo Roda Livre(Freewheeling) 81

xiv Sumário

Produzindo uma corrente CC 81Reduzindo as harmônicas da corrente na

carga 863.8 Retificador de Meia Onda com Filtro

Capacitivo 88Produzindo uma tensão CC a partir de uma

fonte CA 883.9 Retificador de Meia Onda

Controlado 94Carga resistiva 94Carga RL 96Fonte como carga RL 98

3.10 Soluções para RetificadoresControlados Usando Pspice 100Modelando o SCR no PSpice 100

3.11 Comutação 103O efeito da indutância na fonte 103

3.12 Resumo 105

3.13 Bibliografia 106

Problemas 106

Capítulo 4Retificadores de Onda Completa 111

4.1 Introdução 111

4.2 Retificadores de Onda CompletaMonofásicos 111A retificador em ponte 111O retificador com transformador com

tomada central (Center-tap) 114Carga resistiva 115Carga RL 115Harmônicas na fonte 118Simulação no PSpice 119Fonte como carga RL 120Filtro capacitivo na saída 122Dobradores de tensão 125Saída filtrada com LC 126

4.3 Retificadores de Onda CompletaControlados 131Carga resistiva 131Modo descontínuo de corrente com

carga RL 133Carga RL no modo contínuo de

corrente 135Simulação com PSpice do retificador de

onda completa controlado 139Retificador controlado com fonte como

carga RL 140Conversor monofásico controlado

funcionando com inversor 1424.4 Retificadores Trifásicos 144

4.5 Retificadores TrifásicosControlados 149Retificadores de doze pulsos 151

O conversor trifásico funcionado comoinversor 154

4.6 Transmissão de Potência CC 1564.7 Comutação: O Efeito da Indutância da

Fonte 160Retificador em ponte monofásico 160Retificador trifásico 162

4.8 Resumo 163

4.9 Bibliografia 164Problemas 164

Capítulo 5Controladores de Tensão CA 171

5.1 Introdução 1715.2 Controlador de Tensão CA

Monofásico 171Funcionamento básico 171Controlador monofásico com

carga resistiva 173Controlador monofásico com

carga RL 177Simulação com o PSpice para o controlador

de tensão CA monofásico 1805.3 Controladores de Tensão

Trifásicos 183Conexão de carga resistiva em Y 183Carga RL conectada em Y 187Carga resistiva conectada em

triângulo 1895.4 Controle de Rotação de Motor de

Indução 1915.5 Controle Estático Var 191

5.6 Resumo 1925.7 Bibliografia 193

Problemas 193

Capítulo 6Conversores CC-CC 197

6.1 Reguladores de Tensão Lineares 197

6.2 Um Conversor Chaveado Básico 198

6.3 O Conversor Buck (abaixado r) 199Relações de tensão e corrente 199Tensão de ondulação na saída 205Resistência do capacito r - o efeito da

ondulação na tensão 207Retificação síncrona para o conversor

buck 2086.4 Considerações Sobre Projetos 208

6.5 O Conversor Boost (ouElevador) 212Relações de tensão e corrente 212

Sumário XV

6.6

Tensão de ondulação na saída 216Resistência do indutor 219O Conversor Buck-Boost 222Relações de tensão e corrente 222Tensão de ondulação na saída 226O Conversor Cuk 227Conversor com Indutância Simples noPrimário (Sepic) 232Conversores Intercalados 238Desempenho do Conversor e ChavesNão Ideais 240Queda de tensão na chave 240Perdas no chaveamento 241Funcionamento no Modo deCondução Descontínua 242Conversor buck com modo de condução

descontínua 242Conversar boost com modo de condução

descontínua 245Conversores com CapacitorChaveado 248Conversores com capacitor chaveado

elevador 248Conversor com capacito r chaveado com

inversão 250Conversores com capacitor chaveado

abaixador 251Simulação de Conversores CC-CCcom o Pspice 252Um modelo chaveado para o PSpice 253Modelo de circuito de valores médios 255Resumo 260Bibliografia 260Problemas 261

6.76.8

6.96.10

6.11

6.12

6.13

6.146.15

Capítulo 7Fontes de Alimentação CC 267

7.1 Introdução 2677.2 Modelos de Transformador 2677.3 Conversor Flyback 269

Modo de condução contínua 269Modo de condução descontínua no

conversor flyback 277Resumo do funcionamento do conversor

flyback 2797.4 O Conversor Direto 279

Resumo do funcionamento do conversardireto 285

7.5 O Conversor Direto com ChaveDupla 287

7.6 O Conversor Push-Pull 289Resumo do funcionamento do conversar

Push·Pull 292

7.7 Conversores CC-CC em Meia Ponte eem Ponte Completa 293Conversores Alimentados porCorrente 296Saídas Múltiplas 299Escolha do Conversor 300Correção do Fator de Potência 301Simulação de Fontes de AlimentaçãoCC com o Pspice 303Controle de Fontes deAlimentação 304Estabilidade da malha de controle 305Análise em pequeno sinal 306Função de transferência da chave 307Função de transferência do filtro 308Função de transferência da modulação por

largura de pulso 309Amplificadar de erro tipo 2 com

compensação 310Projeto de um amplificador de erro tipo 2

com compensação 313Simulação de um controle realimentado no

PSpice 317Amplificador de erro tipo 3 com

compensação 319Projeto de um amplificador de erro tipo 3

com compensação 320Localização manual de polos e zeros no

amplificador tipo 3 325Circuitos de Controle PWM 325O Filtro de Linha CA 325A Fonte de Alimentação CCCompleta 327Bibliografia 328Problemas 329

7.8

7.97.107.117.12

7.13

7.147.157.16

7.17

Capítulo 8Inversores 333

8.1 Introdução 3338.2 Conversor em Ponte Completa 3338.3 O Inversor com Onda Quadrada 3358.4 Análise com a Séries de Fourier 3398.5 Distorção Harmônica Total 3418.6 Simulação do Inversor com Onda

Quadrada com o Pspice 3428.7 Controle de Amplitude e

Harmônica 3448.8 O Inversor em Meia Ponte 3488.9 Inversores Multiníveis 350

Conversores multiníveis com fontes CCindependentes 351

xvi Sumário

Equalização da fonte de alimentaçãomédia com padrão de troca (PatternSwapping) 355

Inversores multiníveis com grampo dediodo 356

8.10 Saída Modulada por Largura dePulso 359Chaveamento bipolar 359Chaveamento unipolar 360

8.11 Definições de PWM eConsiderações 361

8.12 Harmônicas com o PWM 363Chaveamento bipolar 363Chaveamento unipolar 367

8.13 Amplificadores de Áudio Classe D 3688.14 Simulação de Inversores Com

Modulação por Largura dePulso 369PWM bipolar 369PWM unipolar 372

8.15 Inversores Trifásicos 375O inversor de seis degraus 375Inversores trifásicos com PWM 378Inversores trifásicos multiníveis 380

8.16 Simulação do Inversor Trifásico noPspice 380Inversor trifásico de seis degraus 380PWM para inversores trifásicos 380

8.17 Controle de Rotação de Motor deIndução 381

8.18 Resumo 3848.19 Bibliografia 385

Problemas 385

Capítulo 9Conversores Ressonantes 389

9.1 Introdução 3899.2 Conversor com Chave

Ressonante: Chaveamento comCorrente-Zero 389Funcionamento básico 389Tensão na saída 394

9.3 Conversor com Chave Ressonante:Chaveamento com Tensão Zero 396Funcionamento básico 396Tensão na saída 401

9.4 Inversor Ressonante Série 403Perdas no chaveamento 405Controle da amplitude 406

9.5 Conversor CC-CC RessonanteSérie 409Funcionamento básico 409Funcionamento para "'s > "'o 409Funcionamento para ",j2 < "'s < "'o 415

Funcionamento para "'s < ",j2 415Variação de conversores CC·CC

ressonantes série 4169.6 O Converso r CC-CC Ressonante

Paralelo 4179.7 Conversor CC-CC

Série-Paralelo 4209.8 Comparação de Conversor

Ressonante 4239.9 Conversor Ressonante Com Ligação

CC (LinkCC) 4249.10 Resumo 4289.11 Bibliografia 428

Problemas 429

Capítulo 10Circuitos de Acionamento, CircuitosSnubber (Amortecedores) e Dissipadoresde Calor 433

10.1 Introdução 43310.2 Circuitos de Acionamento com Mosfet

E IGBT 433Acionadores fornecendo corrente (Iow-side

drivers) 433Acionadores drenando corrente (high·side

drivers) 435Circuitos de Acionamento comTransistor Bipolar 439Circuitos de Acionamento comTiristor 442Circuitos Snubber comTransistor 443Recuperação de Energia comCircuitos Snubber 452Circuitos Snubber para Tiristor 452Dissipadores de Calor e ConduçãoTérmica 453Temperaturas no estado estável 453Temperaturas variando com o tempo 456Resumo 459Bibliografia 460Problemas 460

10.3

10.4

10.5

10.6

10.710.8

10.910.10

Apêndice ASéries de Fourier para Algumas Formas deOnda Comuns 463

Apêndice BModelo de Variáveis de Estado paraCircuitos com Chaveamento Múltiplo 469

índice 475