4_reguladores dc dc
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28/04/14
1
por
Dra. Maria Teresa Outeiro
ELECTRNICA INDUSTRIAL
LICENCIATURA EM ENGENHARIA ELECTROMECNICA
Reguladores DC-DC
AC
DC
REGULADORES
AC
INVERSORES
RECTIFICADORES
REGULADORES DC
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28/04/14
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APLICAES
DOS CHOPPERS
CONTROLO DE VELOCIDADE DE MOTORES DC
GUINDASTE
VECULO ELCTRICO
TRANSPORTE FABRICO
EMPILHADORA
APLICAES
CLASSES DE
CHOPPERS
CLASSE D CLASSE A
CLASSE B CLASSE C
CLASSE E
VL
VL
VL V
L
VL
IL
IL
IL I
L
IL
CLASSES DE CHOPPERS
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CIRCUITOS POR CLASSES
CLASSE D (I e IV)
CLASSE A (I)
CLASSE B (II) CLASSE C ( I e II)
CLASSE E (TODOS Q.)
Vcarga>0 Icarga >0
Vcarga>0 Icarga 0 Icarga varia
Vcarga varia Icarga >0
Vcarga varia Icarga varia
CLASSES DE CHOPPERS
! Chopper classe A: A corrente flui para dentro da carga. Vcarga>0 e Icarga>0. Funciona no I Q, como rectificador. Exemplo: Chopper redutor.
! Chopper classe B: A corrente flui para fora da carga. Vcarga>0 mas Icarga0. Conhecido como chopper de dois quadrantes( I e II Q). Os choppers Classe A e classe B podem ser combinados para formar um chopper classe C. CH1, D2 funcionam como classe A, CH2, D1 funcionam como classe B. Exemplo: Chopper redutor/elevador.
! Chopper classe D: Vcarga>0 ou Vcarga0. Funciona no I e IV Q, como rectificador ou inversor.
! Chopper classe E: Icarga0 e Vcarga>0 ou Vcarga>0. Conhecido como chopper de quatro quadrantes. Dois choppers Classe C podem ser combinados para formar um chopper classe E. Este chopper constitui a base para o estudo do inversor monofsico em ponte.
CLASSES DE CHOPPERS
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OBJECTIVO: Converter uma tenso DC no regulada numa tenso DC regulada de duas formas:
Funcionamento com frequncia fixa:
Neste caso mantm-se a frequncia fixa e a largura do pulso de conduo (duty cycle D) varia. Este tipo de controlo conhecido por modulao da largura de impulso -PWM
Funcionamento com frequncia varivel:
Neste caso a frequncia varivel, os tempos de conduo e de bloqueio podem ser mantidos constantes. Gera harmnicos de frequncias imprevisveis com difcil dimensionamento do filtro.
CONCEITO DE CHOPPER
CONCEITO DE CONTROLO PWM
SW ON
SW OFF
TON
Controlo do chopper por Modulao da Largura de
Impulso ou...
Pulse With Modulation (PWM)
Ton varia T mantm-se fixo Duty cycle D=Ton/T
TOFF
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SINAL DE CONTROLO DO INTERRUPTOR
CONTROLO PWM
PWM
PWM
Posio 1 Posio 2 (Q1 ON e D OFF) (Q1 OFF e D ON)
Caractersticas: Tenso de sada menor que a de entrada. Requer apenas um transstor. Possui rendimento superior a 90%. corrente limitada pela indutncia L. Tenso e corrente sada so unidireccionais(conversor classe A).
CONVERSOR BUCK (STEP DOWN OU REDUTOR)
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FILTRO NO CONVERSOR BUCK
Dadas a tenso na bobine, e da constante de tempo obtemos as expresses que caracterizam este conversor: Intervalo de tempo de conduo TON e valor
mximo de corrente :
Intervalo de tempo de bloqueio TOFF e valor mnimo de corrente :
divL L
dt=
VaVsLITt ON
==1
VaLITt OFF
==2
T
TON
e
eRVsaxI
==1
1Im2
RL=
T
TTOFF
e
eeRVsinI
==1
Im1
EQUAES R. CONTNUO BUCK
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R. FUNCIONAMENTO CRTICO DO CHOPPER BUCK
q As formas de onda e grfico que mostra a fronteira entre conduo Cont inua e conduo Descontnua (R. Crtico)
q Zona abaixo da qual a corrente na bobine se torna descontnua.
CURSO TECNOLGICO EM MANUTENO ELECTROMECANICA DO ISEC - 1 EDIO - 2012/2013
FUNCIONAMENTO EM R.DESCONTNUO - BUCK
qCorrente na bobine em regime de funcionamento descontnuo e em regime permanente.
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CURSO TECNOLGICO EM MANUTENO ELECTROMECANICA DO ISEC - 1 EDIO - 2012/2013
O racio de 0,5 define o maior valor da corrente crtica
A tenso sada mantm-se constante
FUNCIONAMENTO CONTINUO versus DESCONTINUO
Caractersticas: Tenso de sada sempre maior que a tenso de entrada. Possui rendimento elevado. Tenso de sada muito sensvel a variaes do ciclo de trabalho (D). Requer filtro na sada (L e C) maior que o requerido pelo conversor buck. Tenso e corrente sada so unidireccionais(conversor classe B).
CONVERSOR BOOST (STEP UP OU ELEVADOR)
Posio 1 Posio 2 (Q1 ON e D OFF) (Q1 OFF e D ON)
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R. FUNCIONAMENTO CRTICO DO CHOPPER BOOST
q A tenso na carga (V0) mantm-se sempre constante.
q Zona abaixo da qual a corrente na bobine se torna
descontnua.
FUNCIONAMENTO CONTINUO versus DESCONTINUO
Descontnuo
Contnuo
Fronteira entre Cont./Descont.
Tenso sada mantm-se constante
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Ondulao da tenso no condensador:
Da tenso na bobine e figura, tem-se
Ondulao da corrente na bobine:
Substituda a ondulao da corrente:
CtIadttIc
CtvcvcVc
t 1)(1)0(1
0
====
( ) fCVsVaVaIaVc
= fC
IakVc =
VsLITt ON
==1VsVaLITt OFF
==2
( ) ( )LTVsVa
LtVsVa
LtVsI OFF=== 21
EQUAES R. CONTNUO BOOST
Caractersticas: Combina conceitos dos dois choppers Buck e Boost. Tenso de sada pode ser maior ou menor que a de entrada. Conhecido como chopper de dois quadrantes( I e II Q). corrente limitada pela indutncia L. Rendimento elevado.
CONVERSOR BUCK BOOST (REDUTOR/ELEVADOR)
Posio 1 Posio 2 (Q1 ON e D OFF) (Q1 OFF e D ON)
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FUNCIONAMENTO CONTINUO versus DESCONTINUO
Contnuo
Fronteira entre Cont./Descont.
Tenso sada mantm-se constante
Descontnuo
Ondulao da tenso no condensador:
Da tenso na indutncia, tem-se: Ondulao da corrente na bobine:
Substituda a ondulao da corrente temos:
LtVa
LtVsI 21 ==
( ) LfKVs
VsVaLfVaVsI
=
=
CtIadttIc
CtvcvcVc
t 1)(1)0(1
0
====
( ) fCVsVaVaIaVc
=
fCIakVc =
EQUAES R. CONTNUO BUCK-BOOST
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