Cursso de fontes chaveadas

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Universidade Federal de Santa Catarina
Departamento de Engenharia Elétrica
Instituto de Eletrônica de Potência

Projeto de Fontes Chaveadas

Prof. Alexandre Ferrari de Souza, Dr.

Programa
Programa
1a Semana:

• Introdução
• Capítulo I – Retificador e Filtro de Entrada
• Capítulo II – Fontes Chaveadas do Tipo Flyback
• Capítulo III – Fontes Chaveadas do Tipo Forward
• Capítulo IV– Fontes Chaveadas do Tipo Half-Bridge, Full Bridge e
Push-Pull
• Capítulo V – Transistores de Potência

Programa
Programa
2a Semana:

• Capítulo VI – Circuitos de Comando para Transistores de Potência
• Capítulo VII – Circuitos de Comando para Fontes Chaveadas
• Capítulo VIII – Resposta Transitória e Estabilidade
• Capítulo IX – Interferência Eletromagnética em Fontes Chaveadas
•Capítulo X

– Considerações de Projeto

Introdução a Fontes Chaveadas
Introdução
- Computadores e microcomputadores;
- Periféricos (impressoras, terminais, ...);
Rede CA

Fonte de

CC

- Telecomunicações;
- Equipamentos médicos e militares;

Alimentação
- Aviões e satélites;
- Fontes de alimentação para circuitos de
comando de conversores.

Fonte de Alimentação: - Linear
-Chaveada

Introdução a Fontes Chaveadas
Introdução
Fonte Linear: Transformador de baixa freqüência, ponte retificadora,
filtro capacitivo e regulador linear série.
• Elevada robustez e confiabilidade.
• Baixo custo.
• Simplicidade de projeto e operação.
• Elevado peso e volume.
• Baixo rendimento (reguladores lineares).
• Limitação na regulação.
• Geração de componentes harmônicas nacorrente de entrada,
resultando um baixo fator de potência.
• Atualmente limitam-se à aplicações de baixa potência (simplicidade
e baixo custo).

Introdução a Fontes Chaveadas
Fontes Chaveadas : Utilizam interruptores de potência na região de saturação
(chave com estados aberto e fechado).

• Início

do desenvolvimento: década de 60 em programas

espaciais.
• Avanço da microeletrônicae a necessidade de compactação dos
equipamentos aliado a baixo consumo difundiu o uso das fontes
chaveadas.
• Substituiu as Fontes Lineares.

Introdução a Fontes Chaveadas
• Características das Fontes Chaveadas:
- Maior rendimento;

!

- Elevada densidade de potência: menor volume e peso;
- Grande capacidade de regulação;

!

- Possibilidade de operar com fator de potênciaunitário;
- Menos robusta e resposta transitória lenta;
- Ondulação na tensão de saída;

"

"

- Interferência radioelétrica e eletromagnética;

"
- Componentes mais sofisticados. "
- Maior número de componentes;

!

"

!

Introdução a Fontes Chaveadas
• Esforços dos pesquisadores para diminuir as desvantagens das Fontes Chaveadas:
- Nível teórico (topologias, comutação, controle,modulação, ...);
- Otimização dos projetos;
- Fabricantes de componentes (circuitos integrados dedicados, semicondutores, ...).

• Avanço dos semicondutores:
- Década de 70: Transistor Bipolar com freqüências de até 20kHz;
- Década de 80: MOSFET (baixa potência) e diodo ultra-rápido com freqüências de até
100kHz;
- Recentemente: Fontes com comutação suave podendo operar na faixa dos MHz,rendimento próximo a 90%, e pouco ruído radioelétrico.

Introdução a Fontes Chaveadas
• Configuração usual de uma Fonte Chaveada:

Rede AC

- Retificador
Filtro de
Rádio Freqüência

- Filtro

Interruptor

Transformador de

IGBT/ MOSFET

- Proteções

- Comando
- Proteção
- Fonte Auxiliar

Circuitos de
Controle

Isolamento

- Retificadores
- Filtros

Introdução aFontes Chaveadas
• Desenvolvimento de uma Fonte Chaveada:
- Técnicas p/ redução da interferência eletromagnética gerada;
- Métodos p/ a correção do fator de potência;
- Conversores CC-CC;
- Teoria de controle e modelagem de conversores estáticos;
- Projeto de indutores e transformadores de alta freqüência;
- Semicondutores de potência e circuitos integrados dedicados;
- Projeto térmico;...
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