EPOII Capitulo 2 b Boost, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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Eletrônica de Potência II

Capítulo 2

Prof. Cassiano Rech 1

Prof. Luís M. Nodari

[email protected]

Conversores CC-CC Não Isolados

• Buck (abaixador)
• Boost (elevador)
• Buck-boost (abaixador-elevador)
• Conversores em ponte

 Reversível em corrente

 Reversível em tensão e corrente

Estrutura básica

• Diferentes representações do conversor boost

iL io

Vin S

D

R

L

Vo

_

C

iD

iS

Vin S

L iL D iD

Vo

iS

S

D

IL

iD

Vo

iS

Condução contínua

1ª ETAPA: Carga do indutor 0 ≤ t ≤ ton

L in

di V L dt

 L in o

di V L V dt

 

min

in L

V i I t L

  max

in o L

V V i I t L

  

Vin S

L iL D iD

Vo

iS

2ª ETAPA: Descarga do indutor ton ≤ t ≤ T (0 ≤ t ≤ toff )

L iL iD

Vin S

D

Vo

iS

GANHO ESTÁTICO

o

in

V

V D

Teoricamente, quando D tende à unidade, a tensão de saída tende a um valor infinito

V DTin  V in  Vo  1  D T  0

Condução contínua

Em regime permanente, o valor médio da tensão no indutor é nulo:

(^00) 0.2 0.4 0.6 0.8 1

1

2

3

4

5

6

7

8

M

D

CORRENTES MÉDIA E EFICAZ NO INTERRUPTOR E NO DIODO

IS DIin

Corrente média no interruptor

** Equações válidas para pequenas ondulações de corrente (I < 20%ILmed), onde ILmed = Iin

Is RMS (^) ( )  D Iin

_Corrente eficaz no interruptor_**

ID RMS (^) ( )  1 D Iin

_Corrente eficaz no diodo_**

Condução contínua

 min max

2

S

I I D I



 ID^ ^ ^1 D I in

Corrente média no diodo

 min max  1 

2

D

I I D I

  

DETERMINAÇÃO DO

VALOR DO CAPACITOR

Condução contínua

Seja  Vc a ondulação da tensão no capacitor, que é igual à ondulação da tensão na saída do conversor  Vo, uma vez que o capacitor é conectado em paralelo com a carga. Durante a primeira etapa o capacitor está sendo descarregado pela ação da corrente de carga (Io). Assim:

Dessa forma, pode-se determinar o valor do capacitor por:

o

C

I D

C

V f

C o on

V

I C

t

CÁLCULO DA INDUTÂNCIA CRÍTICA

^1 

2

in crit o

V D D L L f I

  

ou:

Condução contínua

Para garantir a operação em condução contínua, o mínimo valor da corrente no

indutor deve ser maior do que zero. Pode-se determinar o mínimo valor de indutor que

garante esta condição, fazendo-se a corrente mínima igual a zero (condução crítica):

I o DVin

D Lf

2

2

in crit o

V D L L P f

 

GANHO ESTÁTICO EM

CONDUÇÃO DESCONTÍNUA

o d

in d

V DT t

V t

 

    

max

2

L on d L méd in

I t t I I T

2

in in d

V D I DT t L

 

(^2) in d o

LI t DV



2

1 2

o (^) in

in o

V V D

V f LI

 

()*

()**

Ganho estático em condução descontínua

Em regime permanente, o valor médio da tensão no indutor é nulo:

V DTin  V in  Vo td  0

Além disso, em condução descontínua a corrente média no indutor é:

Usando ()* e ()** :

(^2) o d in

LI t DV

ou^ 

Condução descontínua

CARACTERÍSTICA DE SAÍDA

D = 0,

D = 0,

D = 0,

o

in

V

V

2 o in

L I TV

Região de condução descontínua

Região de condução contínua

(^00) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.

1

2

3

4

5

6

7

8

D = 0,

D = 0,

Condução descontínua