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Conversores CC-CC Não Isolados
• Buck (abaixador)
• Boost (elevador)
• Buck-boost (abaixador-elevador)
• Conversores em ponte
Reversível em corrente
Reversível em tensão e corrente
2
• Os conversores buck e boost são também denominados de conversores
• CC-CC diretos, pois existe transferência direta de potência da entrada para
• a saída do conversor
• • O conversor buck alimenta uma carga com características de fonte de
• corrente contínua, a partir de uma fonte de tensão contínua
• • O conversor boost alimenta cargas com característica de fonte de tensão
• contínua, a partir de uma fonte de corrente contínua
3
Introdução
Introdução
4
• O conversor buck-boost combina as características de entrada de um
conversor buck e as características de saída de um conversor boost
• No conversor buck-boost, a tensão média de saída pode ser maior,
igual ou menor que a tensão de entrada, porém com a polaridade
Invertida
• O conversor buck-boost (abaixador-elevador) apresenta característica de
fonte de tensão tanto na entrada quanto na saída
• Não pode ocorrer a transferência direta de energia da entrada para a saída,
sendo necessária a inclusão de um componente acumulador (com
característica de fonte de corrente) para transferir a energia da entrada para
a saída
• Devido à isso, o conversor buck-boost pertence a classe de conversores
CC-CC indiretos
7
GANHO ESTÁTICO
Conversor buck-boost:
Condução contínua
Em regime permanente, o valor
médio da tensão no indutor é nulo:
𝑉𝑖𝑛𝐷𝑇 − 𝑉𝑜 1 − 𝐷 𝑇 = 0
8
CORRENTES MÉDIA E EFICAZ NO
INTERRUPTOR E NO DIODO
Corrente média no interruptor
** Equações válidas para pequenas ondulações
de corrente (I < 30%ILmed), onde ILmed = Iin
Corrente eficaz no interruptor**
Corrente eficaz no diodo**
Conversor buck-boost:
Condução contínua
Corrente média no diodo
Corrente média no indutor
=
9
ONDULAÇÃO DA CORRENTE
DE ENTRADA
Ao final da 1ª etapa (t = ton) io = Imax:
Conversor buck-boost:
Condução contínua
inVI D
Lf max min
inVI I DT
L
VALORES MÁXIMOS E
MÍNIMOS DE CORRENTE
max1 2
o inI DV
ID Lf
min1 2
o inI DV
ID Lf
max
inV DL
I f
10
DETERMINAÇÃO DO
VALOR DO CAPACITOR
Conversor buck-boost:
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 DC
V f
Co
on
VI C
t
11
CÁLCULO DA
INDUTÂNCIA CRÍTICA
1
2
in
crit
o
V D DL L
f I
ou:
Conversor buck-boost:
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):
01 2
o inI DV
D Lf
12
Se o valor do indutor é menor que LCRIT o
conversor boost opera em condução descontínua
Conversor buck-boost:
Condução descontínua
13
GANHO ESTÁTICO EM
CONDUÇÃO DESCONTÍNUA
(**)
Ganho estático
em condução
descontínua
Em regime permanente, o valor médio da tensão no indutor é nulo:
Além disso, em condução descontínua a corrente média na saída é:
Usando (*) e (**):
Conversor buck-boost:
Condução descontínua
14
Conversor buck-boost:
Condução descontínua
CORRENTES MÉDIA E EFICAZ NO
INTERRUPTOR
Corrente média no interruptor
Corrente eficaz no interruptor
𝐼𝑠 =1
𝑇 𝑉𝑖𝑛𝑡
𝐿𝑑𝑡
𝐷𝑇
0
𝐼𝑠(𝑅𝑀𝑆) =1
𝑇
𝑉𝑖𝑛𝑡
𝐿
2
𝑑𝑡
𝐷𝑇
0
𝐼𝑠 =𝑉𝑖𝑛 𝐷
2
2𝐿𝑓
𝐼𝑠(𝑅𝑀𝑆) =𝑉𝑖𝑛𝐿𝑓
𝐷3
3
15
Conversor buck-boost:
Condução descontínua
CORRENTES MÉDIA E EFICAZ NO
DIODO
Corrente média no diodo
Corrente eficaz no diodo
𝐼𝐷 =1
𝑇 (𝑉𝑜)𝑡
𝐿𝑑𝑡
𝐷𝑇
0
𝐼𝐷(𝑅𝑀𝑆) =1
𝑇
𝑉𝑜𝑡
𝐿
2
𝑑𝑡
𝐷𝑇
0
𝐼𝐷 =𝑉𝑜 (𝑡𝑑
2 − (𝐷𝑇)2)
2𝐿𝑇
𝐼𝐷(𝑅𝑀𝑆) =𝑉𝑜𝐿
(𝑡𝑑3 − (𝐷𝑇)3)
3𝑇
Bibliografia
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• Ivo Barbi, “Conversores CC-CC Básicos Não Isolados”.
• Muhammad H. Rashid, “Eletrônica de Potência:
Circuitos, Dispositivos e Aplicações”.
• R. W. Erickson, D. Maksimovic, “Fundamentals of Power
Electronics”, Second edition.
• José A. Pomilio, “Eletrônica de Potência”, UNICAMP.
Disponível em:
<http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/>.
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