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Conversor chaveado elevador de tensão (boost), Notas de estudo de Engenharia Elétrica

Inseriu-se um gerador de sinais com onda triangular na entrada de um conversor chaveado elevador de tensão Boost, e analisou-se a tensão em diversos pontos do circuto. Calculou-se a razão cíclica através dos parâmetros das formas de ondas. Graficou-se a relação que existe entra o ganho e a razão cíclica, e pode-se, assim, comparar com o previsto teoricamente. Também analisou-se, através de uma carga eletronica,a relação da tensão média na saída quanto à solicitação de corrente na carga.

Tipologia: Notas de estudo

Antes de 2010

Compartilhado em 10/03/2010

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Laboratório de Eletrônica Potência – 2º Semestre de 2009
Folha 1
de 4
CONVERSOR CHAVEADO ELEVADOR DE TENSÃO (BOOST)
EXPERIMENTO N9
Turma: T3
Data: 07 /12 / 09
Docente: Flávio A. S. Gonçalves
Resumo: Inseriu-se um gerador de sinais com onda
triangular na entrada de um conversor chaveado elevador de
tensão Boost, e analisou-se a tensão em diversos pontos do
circuto. Calculou-se a razão cíclica através dos parâmetros
das formas de ondas. Graficou-se a relação que existe entra o
ganho e a razão cíclica, e pode-se, assim, comparar com o
previsto teoricamente. Também analisou-se, através de uma
carga eletronica,a relação da tensão média na saída quanto à
solicitação de corrente na carga.
Palavras Chaves: conversor chaveado boost, step-up,
razão cíclica, característica estática,característica de carga.
1. INTRODUÇÃO
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.
O conversor Boost (também chamado de Step-up) é um
conversor elevador de tensão, mostrado na Figura 1.
Figura 1 – Circuito do conversor elevador de tensão Boost.
A operação do circuito pode ser dividida em dois modos. O
modo 1 inicia-se quando o transistor entra em condução em
t=0. A corrente de entrada, que cresce, flui através do indutor
L1 e do transistor. O modo 2 inicia-se quando o transistor é
desligado (t=t
1
), e a corrente que estava fluindo através do
transistor fluirá agora por L1, C1, carga e o diodo D1. A
energia armazenada no indutor é transferida para a carga, e a
corrente cai até que o transistor entre novamente em condução,
dando início ao próximo ciclo. Os circuitos simplificados para
os dois modos de operação encontram-se na Figura 2.
Figura 2 – Circuitos equivalentes no (a) modo 1 e (b) modo 2 do
conversor Boost.
2. DESENVOLVIMENTO E METODOLOGIAS
I – Conversor Elevador de Tensão (Boost)
Montou-se o circuito conversor elevador de tensão (Boost)
da Figura 3, e aplicou-se uma onda triangular de 30kHz, com
amplitude de 10V
pp
e 5V de offset. O potenciômetro R
V4
foi
ajustado para se obter V
Ref
= 5V.
Figura 3 – Circuito conversor elevador de tensão.
Com o osciloscópio, monitoraram-se as formas de onda da
tensão nos pontos A, B, C, D e E, mostradas respectivamente
nas Figuras 4, 5, 6, 7 e 8.
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CONVERSOR CHAVEADO ELEVADOR DE TENSÃO (BOOST)

EXPERIMENTO N ⁰ 9

Turma: T Data: 07 /12 / 09 Docente: Flávio A. S. Gonçalves

Resumo: Inseriu-se um gerador de sinais com onda triangular na entrada de um conversor chaveado elevador de tensão Boost, e analisou-se a tensão em diversos pontos do circuto. Calculou-se a razão cíclica através dos parâmetros das formas de ondas. Graficou-se a relação que existe entra o ganho e a razão cíclica, e pode-se, assim, comparar com o previsto teoricamente. Também analisou-se, através de uma carga eletronica,a relação da tensão média na saída quanto à solicitação de corrente na carga.

Palavras Chaves: conversor chaveado boost, step-up, razão cíclica, característica estática,característica de carga.

1. INTRODUÇÃO

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. O conversor Boost (também chamado de Step-up ) é um conversor elevador de tensão, mostrado na Figura 1.

Figura 1 – Circuito do conversor elevador de tensão Boost.

A operação do circuito pode ser dividida em dois modos. O modo 1 inicia-se quando o transistor entra em condução em t=0. A corrente de entrada, que cresce, flui através do indutor L1 e do transistor. O modo 2 inicia-se quando o transistor é desligado (t=t 1 ), e a corrente que estava fluindo através do transistor fluirá agora por L1, C1, carga e o diodo D1. A energia armazenada no indutor é transferida para a carga, e a corrente cai até que o transistor entre novamente em condução, dando início ao próximo ciclo. Os circuitos simplificados para os dois modos de operação encontram-se na Figura 2.

Figura 2 – Circuitos equivalentes no (a) modo 1 e (b) modo 2 do conversor Boost.

2. DESENVOLVIMENTO E METODOLOGIAS

I – Conversor Elevador de Tensão ( Boost )

Montou-se o circuito conversor elevador de tensão ( Boost ) da Figura 3, e aplicou-se uma onda triangular de 30kHz, com amplitude de 10Vpp e 5V de offset. O potenciômetro RV4 foi ajustado para se obter VRef = 5V.

Figura 3 – Circuito conversor elevador de tensão.

Com o osciloscópio, monitoraram-se as formas de onda da tensão nos pontos A, B, C, D e E, mostradas respectivamente nas Figuras 4, 5, 6, 7 e 8.

Figura 4 – Forma de onda da tensão no ponto A (Vref).

Figura 5 – Forma de onda da tensão no ponto B (Vin).

Figura 6 – Forma de onda da tensão no ponto C.

Figura 7 – Forma de onda da tensão no ponto D.

Figura 8 – Forma de onda da tensão no ponto E (Vout).

Da forma de onda no ponto B e no pondo E, pode-se extrair os valores médios. Nota-se um aumento de tensão em quase 5 vezes à tensão de entrada.

VB medio = Vin medio = 12V VE medio = Vout medio= 22,2V

A razão cíclica d é obtida encontrando-se o período de chaveamento (T = 33,2μs), através da Figura 5; e do tempo de condução do transistor Q4 (ton Q4 = 16,6μs), Figura 7. (Obs.: Os valores foram encontrados utilizando os cursores do osciloscópio.)

ᡖ 㐄

Para essa situação, o ganho estático q é:

Ao se variar o valor da tensão de referência (ponto A), através do potenciômetro RV4, varia-se também a razão cíclica do circuito. Mantendo-se Vin constante, o ganho q , para diversos valores de d estão relacionados na Tabela 1.