Conversor buck

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS
CAMPUS JATAÍ
ENGENHARIA ELÉTRICA
Prof. Fernando









Celso Aurélio de Morais Lima
Pedro Henrique Franco Moraes











Projeto de Dimensionamento de Fonte Chaveada: Retificador e Conversor Buck















Jataí, 09 de Maio de 2011.

I – INTRODUÇÃO


A busca incessante paraotimização de dispositivos e circuitos elétricos vem sendo amplamente desenvolvida nos dias de hoje. Métodos e técnicas vão sendo cada vez mais estudados, componentes vão sendo melhorados, sistemas de controle e transformação de energia estão sempre se modificando; e tudo isso para se chegar a uma melhor transmissão de energia, com menos perdas, maior tempo de resposta e também melhores condições demercado.
A Eletrônica de Potência é hoje uma das ciências de mais destaque na área previamente citada. Seu principal foco é o estudo dos semicondutores como forma de matéria prima para componentes eletrônicos, tais como: diodos, transistores, tiristores, etc. Componentes esses, utilizados principalmente na construção das famosas fontes chaveadas, amplamente utilizadas na atualidade. “Com odesenvolvimento da tecnologia dos semicondutores de potência, as capacidades nominais e a velocidade de chaveamento dos dispositivos de potência melhoraram enormemente.” (RASHID, 1990).
Outro foco de estudo e aplicação da Eletrônica de Potência são os diversos tipos de conversores existentes. Existem quatro tipos de conversores quanto à forma de conversão: os CA/CC, CC/CA, CA/CA e CC/CC (objetivodesse trabalho). Dentro dos conversores CC/CC, tem-se vários tipos de topologias, sendo que será demonstrado no projeto à simulação e dimensionamento de um deles, o conversor Buck ou abaixador de tensão.





II – ESPECIFICAÇÕES DE PROJETO


Será apresentado o desenvolvimento de um projeto de fonte chaveada de 120 W, entrada de tensão de 24 V (tensão CA fornecida por um varivolt para oretificador), saída de 12 V do conversor, com 75% de rendimento na retificação e 95% na conversão, em uma topologia de conversão denominada de Conversor Buck.
Para o desenvolvimento do projeto, deve-se levar em consideração o roteiro mostrado a seguir.

1) Especificações


- Saída: 12V/ 10A;
- Frequência de alimentação: 60 Hz;
- Entrada: 21.6, 24 e26.4 (tensão mínima, nominal e máxima);
- Potência de saída: 120 W;
- Ripple de 120 Hz na saída de 20%;
- Rendimento da retificação: 75% ;
- Rendimento da conversão: 95%;

2) Definições


- Conversor Abaixador (Buck);
- Frequência de chaveamento: 20 kHz
- Chave utilizada: MOSFET;


3)Cálculo do Estágio de Entrada


- Retificador;
- Capacitor de filtragem;
- Simulação do Retificador;
- Registros das formas de onda na retificação;


4) Cálculo do Conversor

- Dimensionamento dos componentes do conversor;
- Simulação do conversor Buck;
- Registros das formas de onda na conversão;III – DEFINIÇÕES E ESPECIFICAÇÕES INICIAIS



Seguindo o roteiro de projeto mostrado acima, têm-se as seguintes definições e especificações:

- Tensões e correntes de saída:
+12 V 10 A

- Freqüência de alimentação:
60 Hz

- Tensão de alimentação nominal, máxima e mínima:
Nominal: 24 V
Máxima: 26,4 V
Mínima: 21,6 V

- Ripple de 120 Hz na saída:
20 %

- Rendimentoda retificação:
75%

-Rendimento da conversão:
95%

Ao decorrer do projeto serão apresentados novos parâmetros e seus valores, necessários para a construção do conversor em questão.






IV – RETIFICADOR E FILTRO DE ENTRADA


O retificador com carga capacitiva faz com que a tensão de saída apresente-se alisada, elevando o seu valor médio em relação à carga resistiva. O...
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