Conversores CC-CC elementares Os conversores do tipo CC-CC são sistemas formados por semicondutores de potência que operam como interruptores, e por elementos passivos como condensadores e bobines, que tem por objetivo regular o fluxo de potência da entrada para a saída. Na Figura seguinte é mostrado o esquema elétrico e a forma de onda da tensão de saída de um conversor CC-CC básico.
Pelo Gráfico mostrado na Figura seguinte é de notar que a variação da tensão de saída em função do duty cycle é linear.
1
0,75
Vo / Vi
0,5
0,25 S 0
Vi
+
Ro
0,5
0,75
1
Vo
Figura 2. Ganho estático em função de D.
Manuel Costa ATEC – Academia de Formação
– –
Vo Vi
Ton
robótica
0,25
D
26
FICHA PRÁTICA de ELETRÓNICA
+
Ts
Figura 1. Conversor CC-CC e forma de onda da tensão de saída.
O intervalo, em segundos, da comutação é definido como:
Ts =
1 Fs
Fs é a frequência de comutação. Esta frequência tende a ser elevada conseguindo-se, assim, diminuir o volume dos elementos passivos do conversor. A razão entre o intervalo de comutação (Ts) e o intervalo de condução do interruptor S (Ton) é definido por duty cycle e é dada por:
D=
Ton Ts
Usando Ton = DTs tem-se: Vo = D Vi
A componente contínua VO da tensão de saída dos conversores CC-CC é controlada através da comutação do interruptor ativo S. A frequência de comutação pode ser constante ou variável. Quando a frequência de comutação é constante, a tensão VO é controlada por modulação do fator de ciclo do interruptor S; este tipo de controlo é designado por PWM (Pulse Width Modulation) e os conversores comutados CC-CC com este tipo de controlo serão designados por conversores PWM. Quando a frequência de comutação é variável, a modulação do funcionamento do interruptor S é normalmente feita por um dos seguintes processos: a) mantém-se constante o intervalo de tempo em que o interruptor está fechado (TON) e controla-se a duração do intervalo de tempo em que o interruptor está aberto (TOFF); b) o intervalo de tempo TOFF é constante e controla-se a duração do intervalo TON; c) os intervalos TON e TOFF são ambos variáveis. Uma das principais desvantagens dos conversores comutados consiste na criação de interferência eletromagnética com a frequência de comutação e frequências múltiplas. A redução desta interferência torna-se mais difícil quando a frequência de comutação é variável. Os conversores CC-CC podem apresentar dois modos de funcionamento: a) funcionamento em modo descontínuo (ou regime lacunar) que se carateriza por toda a energia armazenada em L ou C1 ser transferida para a carga quando o interruptor S está aberto; b) o funcionamento em modo contínuo, no qual apenas parte da energia armazenada na bobina L ou no condensador C1 é transferida para a carga.
A relação entre a tensão de saída e a tensão de entrada é definida por ganho estático do conversor e é dada por:
D=
Vo Vi
CONVERSOR BUCK O conversor Buck é um conversor que diminui a tensão caraterizado por ter entrada em tensão e saída em corrente. Na Figura seguinte é mostrado o esquema elétrico do conversor Buck.