TEORIA DE CIRCUITOS CHAVEADOS - … · prof. jeferson fraytag ministÉrio da educaÇÃo secretaria de educaÇÃo profissional e tecnolÓgica instituto federal de educaÇÃo, ciÊncia

Prof. Jeferson Fraytag

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO

SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA

TÉCNICO EM MECATRÔNICA

DISCIPLINA: ELETRÔNICA INDUSTRIAL

TEORIA DE CIRCUITOS CHAVEADOS(Unidade 2)


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FATORES DE DESEMPENHO

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Fatores de Desempenho

Índices numéricos capazes de indicar o comportamento de um circuito;

O que são??

Podem variar de acordo com o tipo de circuito, além da aplicação adotada;

Importantes na consolidação de um circuito comercialmente.

Rendimento é um dos principais fatores de desempenho!!

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Fatores de Desempenho

Relação entre a potência de saída e a potência de entrada;

Rendimento (η)

Demonstra quão bem a energia drenada da rede esta sendo utilizada;

Idealmente, os circuitos elétricos deveriam apresentar um rendimento de 100%.

% .100O

i

P

P

Po = Potência de saída útil.

Pi = Potência de entrada.

Na prática, um circuito com rendimento de 100% não existe, visto que sempre há perdas de energia envolvida!

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CIRCUITOS CHAVEADOS

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Introdução

Divisor resistivo (divisor de tensão):

Qual a forma mais simples de reduzir um tensão elétrica CC?

𝑉𝑜 = 𝑉𝑖𝑛𝑅𝑜

𝑅1 + 𝑅𝑜

η =𝑃𝑜𝑃𝑖𝑛

Mas e qual o problema??

η =𝑉𝑜. 𝐼

𝑉𝑖𝑛. 𝐼η =

𝑉𝑜𝑉𝑖𝑛

Baixo Rendimento!!6

Cálculo da tensão de saída do divisor resistivo


Introdução

Foram desenvolvidos a partir da necessidade de processar a energia deforma eficiente (alto rendimento).

Fundamentos Iniciais

Mas o que é um conversor estático??

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Circuitos chaveados são aqueles que utilizam chaves (interruptores);

Transformador somente funciona com tensões alternadas

Para tensões contínuas, pode-se utilizar conversor estáticos


Introdução

Circuito eletrônico formado por elementos passivos e ativos;

Conversores Estáticos

Passivos → Capacitores, indutores, resistores

Controle do fluxo de energia entre entrada e saída.

Ativos → Semicondutores controlados (MOSFET, IGBT...)

Elevado rendimento;

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Introdução

Fontes de computadores;

Conversores Estáticos - Aplicações

Equipamentos de telecomunicações;

Carregadores de bateria;

No-Breaks;

Etc...

Estabilizadores;

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Princípio da comutação (interruptores).

Princípio Básico de Operação

Ton → Representa o tempo em que o interruptor fica fechado

A relação entre o tempo Ton e o período T é chamado de

Razão-Cíclica (D)!!

T → Corresponde ao período de comutação do interruptor

𝐷 =𝑇𝑜𝑛𝑇

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A transferência de potência é controlada pelo próprio interruptor.

Análise baseada em valores médios!!!

𝑉𝑜 = 𝑉𝑖 . 𝑇𝑜𝑛 𝑉𝑜 = 𝑉𝑖 . 𝐷. 𝑇

A tensão de saída Vo depende da Razão-Cíclica e da frequência!!!



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A forma de onda disponível na carga deve ser contínua e constante.

Necessidade de inserir Filtros Passa-Baixas no circuito!!!



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FILTRO PASSA-BAIXAS

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Circuito formado por elementos passivos (indutores e capacitores);


Filtro Passa-Baixa

Mas o que faz um Filtro??

Responsável por suprimir determinadas frequências;

Faz um tipo de “limpeza” em uma forma de onda.

Entrada Saída

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Qualquer forma de onda periódica pode ser reproduzida por um somatórioinfinito de senos e cossenos em diferentes frequências:


Filtro Passa-Baixa

Teorema de Fourier!!!

Formas de onda senoidais em diferentes frequências e amplitudes!!

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Qualquer forma de onda periódica pode ser reproduzida por um somatórioinfinito de senos e cossenos em diferentes frequências:


Filtro Passa-Baixa

Somatório infinito de senóides, em diferentes frequências, gera um

forma de onda quadrada!

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Um exemplo típico – Sinal de Áudio:


Filtro Passa-Baixa

Agudos: 4 kHz até 18 kHzMédios: 200 Hz até 3 kHzGraves: 32 Hz até 200 Hz

Filtro Passa-Baixas

Sinal de áudio

Graves: 32 Hz até 200 Hz

Após passar pelo filtro, o alto-falante só reproduzirá os Graves do sinal de áudio!

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Mas Como o Filtro Atua no Conversor Estático???

Filtro Passa-Baixas

Situação sem filtro:

Situação com filtro:

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Conversor Buck (abaixador) Conversor Boost (elevador)

Conversor Buck-Boost (abaixador-elevador)


Principais Tipos

Conversor Flyback (abaixador-elevador)

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Até a Próxima Aula!!

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