Conversores CC-CC elementares 2.ª Parte
Manuel Costa ATEC – Academia de Formação
Conversor abaixador-elevador de tensão (Buck-Boost) Neste conversor, a tensão de saída tem polaridade oposta à da tensão de entrada. A Figura 1 mostra o circuito. Quando T é ligado transfere-se energia da fonte para bobine. O díodo não conduz e o condensador alimenta a carga. Quando T desliga, a continuidade da corrente do indutor faz ‑se pela condução do díodo. A energia armazenada em L é entregue ao condensador e à carga. Tanto a corrente de entrada quanto a de saída são descontínuas. A tensão a ser suportada pelo díodo e pelo transístor é a soma das tensões de entrada e de saída, Vo + E.
robótica
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FICHA PRÁTICA de ELETRÓNICA
Os conversores do tipo CC-CC são sistemas formados por semicondutores de potência que operam como interruptores e por elementos passivos, tais como condensadores e bobines, que tem por objetivo regular o fluxo de potência da entrada para a saída. Neste artigo iremos abordar mais alguns conversores, como o Buck-Boost e Cuk.
7,5 5
Vo / Vi
2,5 0
D
iT
0,5 D
0,75
1
A Figura 3 mostra as formas de onda nos modos de condução contínua e descontínua (no indutor). Condução contínua
Condução descontínua
tT
ΔI
tT
t2 tx
iL
Io iD
Io
iT E+Vo
vT
E τ
E+Vo E 0
τ
Figura 3. Formas de onda do conversor em modo contínuo e descontínuo.
iD
T
0,25
0
Figura 2. Ganho estático em função de D.
0
VT
E
10
Co
L
iL
Ro
VO
+
Figura 1. Circuito conversor CC Buck-Boost.
As etapas de funcionamento do conversor Buck-Boost são descritas a seguir: • 1.ª Etapa (0, DTs): T está a conduzir. A fonte Vi fornece energia para a magnetização do indutor L; • 2.ª Etapa (DTs, (1-D)Ts): T não está em condução. A energia do indutor L é transferida através do díodo D para a saída. O indutor L é desmagnetizado. Como a tensão média sobre o indutor deve ser nula, então:
Vo D = 1–D Vi Na Figura 2 mostra-se a variação da tensão de saída em função do duty cycle para o conversor Buck-Boost.
Note-se que a condução descontínua tende a ocorrer para pequenos valores de Io, levando à exigência da garantia de um consumo mínimo. Existe um limite para Io acima do qual a condução é sempre contínua e a tensão de saída não é alterada pela corrente. O conversor redutor-elevador possibilita uma elevada gama de variação da tensão de saída, com rendimentos elevados. A colocação da bobina em paralelo dá origem a correntes pulsadas na entrada e na saída e, como consequência, este conversor tem a desvantagem de provocar um elevado ruído eletromagnético.
Conversor Cúk No conversor Cúk, cujo circuito é mostrado na Figura 4, a transferência de energia da fonte para a carga é feita por meio de um condensador, o que torna necessário o uso de um componente que suporte correntes relativamente elevadas. Como vantagem existe o facto de que tanto a corrente de entrada quanto a de saída podem ser contínuas, devido à presença dos indutores. Além disso, ambos os indutores estão sujeitos ao mesmo valor instantâneo de tensão, de modo que é possível construí-los num mesmo núcleo. Este eventual acoplamento magnético permite, com um projeto adequado, eliminar a ondulação de corrente num dos enrolamentos. Os interruptores devem suportar a soma das tensões de entrada e saída. A tensão de saída apresenta-se com uma polaridade invertida em relação à tensão de entrada.