Eletrônica Industrial 2Seção 1 – Choppers

Prof. Edilson Camargo

Editado pelo Prof. Diogo Milagres (2012)

Objetivos:

�Reconhecer o comportamento de umcircuito tipo Chopper e analisar suaconfiguração

Objetivos:

� Reconhecer os princípios do chopperbásico

� Reconhecer os princípios do chopperstep-down (buck), modo CC e não CCstep-down (buck), modo CC e não CC

Conversor CC-CC: Chopper�Nos processos industriais, a energia elétrica é distribuída nasua forma alternada, trifásica e de frequência fixa.

�No caso da carga necessitar de uma forma diferente deenergia elétrica (tensão contínua ou freqüência variável), épreciso utilizar os conversores para realizarem as adaptaçõesnecessárias.necessárias.

�O termo chopper significa cortador e isto se deve a açãodeste conversor que consiste em recortar um sinal contínuo, afim de variar o seu valor médio aplicado à carga. Neste caso,podemos concluir que os choppers fornecem uma tensão CCvariável a partir de uma tensão CC constante.

�No circuito abaixo é mostrado o circuito básico de umchopper com chave, chave esta que poderá ser substituídapor transistor ou por SCR, como foi visto anteriormente

Chopper DC básico

�O chopper DC básico mostrado anteriormente não émuito prático. Só serve para alimentar cargasresistivas, nas quais não seja necessária umacorrente linear

Choppers Step-down (Buck)

corrente linear

�Um arranjo muito mais prático (mostrado na figura“a” no próximo slide) inclui um indutor L e um diodo D,acrescentados para eliminar as pulsações decorrente. Esse circuito fornece uma corrente DC linearpara cargas práticas, como um motor DC.

Choppers Step-down (Buck)

�Quando a chave S for fechada, o diodo D ficarádesligado, uma vez que está inversamente polarizado

�E permanecerá assim durante todo o tempo em queS estiver ligada. A configuração do circuitoequivalente é mostrada na figura “b”

(a) (b)

Chopper�É um conversor DC – DC

�Serve para obter tensão contínua variável a partir de tensãocontínua constante

�Vo(avg) varia conforme o tempo de ligação

�Utilizam-se então elementos de chaveamento: BJT’s, MOSFETS,�Utilizam-se então elementos de chaveamento: BJT’s, MOSFETS,tiristores SCR

�Tipo de chaveamento: PWM – modulação por largura de pulso

Chopper�Há dois tipos básicos de chopper

�Step-down ou buck: produz uma tensão de saída menor ou igual àentrada

�Step-up ou boost: produz uma tensão de saída maior ou igual àentrada

�Ambos são utilizados em diversas aplicações industriais

�O foco das aulas, no entanto, são nos princípios operacionais doschoppers DC

Chopper�Princípio do Chopper básico

Chopper�O chaveamento nos dá uma onda quadrada com os tempos deligado Ton e desligado Toff

Chopper�Sendo o ciclo de trabalho d = Ton/T, f = 1/T, temos que Vo = d.V1

�Io = Vo/R = d.V1/R. Assim, a tensão eficaz é:

�A tensão média de saída - Vo(avg) – pode ser dada pelo chaveamentoPWM ou PFM (chaveamento em largura ou em frequência)

Chopper step-down (buck)�O chopper básico, como dito antes, não é prático

�No circuito buck, há um indutor L e um diodo D

�Se a chave (switch) S for fechada, o diodo D fica inversamentepolarizado (veja que está contrário à fonte) e ficará desligado

�O circuito fica como na figura “b”�O circuito fica como na figura “b”

(a) Chopper buck (b) Modo “ON”

Chopper step-down (buck)�Quando a chave é aberta, o diodo D passa a conduzir

�A corrente no indutor vai decaindo até o nível zero

�Figura “c” (c) Modo “OFF”

Modo de corrente contínua

Modo de corrente contínua

Modo de corrente contínua

Modo de corrente contínua

Modo de corrente contínua

Modo de corrente não-contínua

Modo de corrente não-contínua

Modo de corrente não-contínua

Exemplos

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Referências

� Livro “Ahmed” (bibliografia no Plano de ensino), Cap 9

FIM