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Eletrônica de Potência IICapítulo 3: Conversor Flyback
Prof. Cassiano [email protected]
1Prof. Cassiano Rech
Introdução
2Prof. Cassiano Rech
• Embora os conversores CC-CC sem transformador de isolamento sejam bastante simples de serem projetados, em algumas aplicações torna-se necessária a utilização de conversores CC-CC isolados
� Por questões de segurança, muitas vezes normas são impostas para isolar a carga e a rede elétrica.
� Possibilita que uma fonte possua várias saídas usando 1 interruptor.
� O uso de transformador amplia a faixa de variação da tensão de saída.
• Contudo, o uso do transformador de isolamento introduz alguns problemas:
� Aumento de volume e custo.
� Perdas no núcleo e nos enrolamentos.
� Sobretensão nos semicondutores devido as indutâncias de dispersão.
Introdução
3Prof. Cassiano Rech
Conversores CC-CC Isolados
• Flyback
• Forward
• Conversores em ponte isolados
� Meia-ponte
� Ponte completa
• Push-pull
4Prof. Cassiano Rech
Vin
S D
RLiL
io _
Vo
+
C
iDiS
5Prof. Cassiano Rech
Conversor flyback
• O conversor flyback é derivado do conversor buck-boost, pela substituição do indutor de acumulação de energia pelo “transformador de isolamento”.
• A corrente não flui pelo primário e pelo secundário ao mesmo tempo, logo o elemento magnético não se comporta como um transformador clássico.
• O “transformador” do conversor flyback, além de sua função clássica de isolação e adaptação dos níveis de tensão primária e secundária, apresenta a função de indutor de acúmulo de energia através de sua indutância magnetizante.
BUCK-BOOST
Vin
S D
RNPiC
io +
Vo
_
C
iSiP
NS
FLYBACK
Conversor flyback
6Prof. Cassiano Rech
• O conversor flyback pode operar tanto no modo de condução contínua quanto no modo de condução descontínua, de acordo com a corrente na indutância de magnetização
• No modo de condução contínua não ocorre a desmagnetização completa do núcleo do indutor acoplado, podendo ocorrer a saturação do núcleo
• No modo de condução descontínua o fluxo magnético é anulado em cada período de comutação, evitando a saturação do núcleo
Conversor flyback:
Condução descontínua
7Prof. Cassiano Rech (modificado por Yales)
Vin
S D
RNPiC
io +
Vo
_
C
iSiP
NS
Vin
S D
RNPiC
io +
Vo
_
C
iSiP
NS
Vin
S D
RNPiC
io +
Vo
_
C
iSiP
NS
8Prof. Cassiano Rech
Conversor flyback:
Condução descontínua
GANHO ESTÁTICO EM CONDUÇÃO DESCONTÍNUA
=o S
in P d
V N DTV N t
(*)
O valor médio da tensão na indutância de magnetizaç ão é nulo:
− = 0Pin o d
S
NV DT V t
N
Além disso, em condução descontínua a corrente médi a na saída é:
= =
max2 2
2 2
P Pd
S o dPo
S P
N It
N V tNI
T N L T= 2S P
dP
N L Tt
N R
=2
o
in P
V RD
V f L
(**)
Ganho estáticoem conduçãodescontínua
Usando (*) e (**):
9Prof. Cassiano Rech
CÁLCULO DA INDUTÂNCIA CRÍTICA
( ) = −
22
12
Pcrit
S
N RL D
N f
No modo de condução crítica tem-se que:
Conversor flyback:
Condução descontínua
=d offt t ( )= −21S crit
P
N L TD T
N R
CÁLCULO DO CAPACITOR DE SAÍDA
Durante a primeira etapa o capacitor está sendo desc arregado pela ação da corrente de carga (I o). Assim:
=∆
o
C
I DC
V fC
oon
VI C
t∆≈
10Prof. Cassiano Rech
Conversor flyback:
Condução descontínua
EFEITO DA RESISTÊNCIA SÉRIE (RSE) EQUIVALENTE DO CAPACITOR
A variação da tensão no capacitor ∆∆∆∆Vctambém depende da RSE do capacitor, uma vez que a variação de corrente no capacitor produz uma queda de tensão na resistência:
∆ = =max maxP
RSE P SS
NV RSE I RSE I
N-Io
−maxP
P oS
NI I
N
( )Ci t
t
CORRENTE EFICAZ NO CAPACITOR
= −2 2Crms Srms oI I I
11Prof. Cassiano Rech
Conversor flyback:
Condução descontínua
ESFORÇOS DE CORRENTE NO INTERRUPTOR
=maxin
PP
V DI
f L=
2
méd 2in
PP
V DI
f L=Prms 3
in
P
V D DI
f L
ESFORÇOS DE CORRENTE NO DIODO
= =max maxP P in
S PS S P
N N V DI I
N N f L
=médo
S
VI
R
= =rms max 3 3d dP in P
S PS P S
t tN V D NI I
N T f L N T
Bibliografia
12
• I. Barbi, “Conversores CC-CC Básicos Não Isolados”.
• I. Barbi, “Projetos de fontes chaveadas”
• R. W. Erickson, D. Maksimovic, “Fundamentals of Power Electronics”, Second edition.
• Mohan et. all., “Power Electronics: Converters, applications and design”, Second edition.
Prof. Cassiano Rech