Projeto conversor bucck-boost

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UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO
RIO GRANDE DO SUL
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

BRUNO PEREIRA TOMÉ
Michel Augusto dos Santos
Paulo Guilherme Dobler Kant
PAULO ROBERTO DOS SANTOS

PROJETO DE UM CONVERSOR BUCK-BOOST

IJUÍ
2010

BRUNO PEREIRA TOMÉ
Michel Augusto dos Santos
Paulo Guilherme Dobler Kant
PAULO ROBERTO DOS SANTOS

PROJETO DEUM CONVERSOR BUCK-BOOST

Estudo realizado no componente curricular de Eletrônica de Potência II como requisito parcial na obtenção do grau de bacharel em Engenharia Elétrica, pela Universidade Regional do Estado do Rio Grande do Sul - UNIJUÍ.

Orientador: Mateus Felzke Schonardie

IJUÍ
2010

RESUMO

Neste trabalho é apresentado o projeto de umconversor Buck-Boost, juntamente com o projeto do drive que irá realizar o controle através de modulação por largura de pulso (PWM). O drive projetado será realizado com o CI LM555 que é uma das formas mais usadas quando se quer gerar um sinal PWM. A partir aciona-se um MOSFET com o sinal gerado pelo drive, fazendo com que este alimente o conversor CC/CC. Os valores de tensão e potência na entradae saída foram previamente estabelecidos, o que fez com que o conversor Buck-Boost trabalhe como um elevador nesta topologia.

LISTA DE FIGURAS

Figura 01. Símbolo do MOSFET. 8
Figura 02. Seção transversal de um MOSFET. 9
Figura 03. Característica estática de um MOSFET. 9
Figura 04. Modelo do MOSFET com as capacitâncias e o diodo intrínseco. 10
Figura 05. Formas de onda e tempostípicos de chaveamento. 10
Figura 06. Diagrama de blocos genérico de um circuito de disparo. 12
Figura 07. Sinal PWM em que pode ser controlado o tempo em alta e em baixa do sinal. 13
Figura 08. Circuito LM555 no modo de operação astável. 14
Figura 09. Circuito de disparo utilizando o CI LM555. 15
Figura 10. Aspecto, estrutura interna e símbolo do optoacoplador 4N25. 16
Figura 11. Circuitoimplementado com o gerador de sinal e o optoacoplador. 17
Figura 12. Circuito de disparo simulado e implementado. 18
Figura 13. Forma de onda na saída do LM555. 19
Figura 14. Forma de onda na saída do segundo transistor sem conectar a chave (Q2). 19
Figura 15. Forma de onda na saída do segundo transistor (Q2) quando a chave (MOSFET) é conectada ao circuito. 19
Figura 16. ConversorBuck-Boost. 20
Figura 17. Etapas de funcionamento do conversor Buck-Boost – Modo de operação contínua. 21
Figura 18. Etapas de funcionamento do conversor Buck-Boost – Modo de operação descontínua. 22
Figura 19. Circuito simulado no software PSIM. 27
Figura 20. Tensão de comando aplicada ao gate do MOSFET. 28
Figura 21. Tensão de entrada e saída do conversor buck-boost. 28
Figura 22. Correntede entrada e saída do conversor buck-boost. 29
Figura 23. Corrente de entrada e saída do conversor buck-boost com zoom aplicado sobre ela. 29
Figura 24. Tensão de entrada e saída do conversor buck-boost com zoom aplicado sobre ela. 30
Figura 25. Circuito implementado no laboratório. 31
Figura 26. Sinal de comando desconectado da carga (gate do MOSFET). 31
Figura 26. Sinal de comandoconectado a carga (gate do MOSFET). 32
Figura 27. Sinal dreno-source do MOSFET. 32
Figura 28. Sinal de tensão na saída. 33
Figura 29. Valores de corrente e tensão na saída. 33

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO 7
1. O MOSFET 8
1.1. Características dinâmicas dos MOSFETs 9
1.2. LIMITES e área de operação segura DOS MOSFETS 11
2. DRIVE DE ACIONAMENTO 11
2.1. Controle PWM 12
2.2. Gerador desinal PWM 14
2.3. Optoacopladores 16
2.4. Circuito amplificador 17
2.5. Resultados de simulação do circuito de disparo 18
3. CONVERSOR BUCK-BOOST 20
3.1. Dados do conversor Buck-Boost a ser projetado 22
3.2. Cálculos do conversor CC/CC buck-boost 22
3.3. Cálculos do indutor 24
3.4. Simulações do conversor buck-boost 27
4. IMPLEMENTAÇÃO PRÁTICA 30
CONCLUSÃO 34...
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