Análise e Projeto de Circuitos
Por: juiroma9 • 14/3/2018 • Trabalho acadêmico • 994 Palavras (4 Páginas) • 290 Visualizações
1.INTRODUÇÂO
A necessidade de se obter conversores com frequências de operação cada vez
mais elevadas, ao mesmo tempo em que se procurava obter reduzidos índices de
interferência eletromagnética irradiada (EMI), propiciou o surgimento de estratégias de
comutação interessantes, sob tensão e/ou corrente nulas (ZVS e/ou ZCS).
Nesta categoria de conversores, elementos auxiliares de comutação (L, C) foram
acrescentadas as topologias básicas que utilizam comutação forçada convencional
(Hard-Switch) a fim de modificar as trajetórias de tensão ou corrente nas chaves
controladas. Com isto obtêm-se comutações do tipo ZVS e/ou ZCS, onde as perdas são
minimizadas, bem como o nível de EMI provocado por essas comutações.
A figura 1 mostra uma comparação entre os diferentes modos de comutação e
fica evidente que a potência dissipada na chave diminui com o uso do tank ressonante.
Figura 1 Comparação de estratégias de comutação
2. SIMULAÇÃO
2.1 Circuito
O circuito excitador para chopper com comutação ZCS figura 2
Figura 2 Circuito excitador para chopper com comutação ZCS
O circuito da figura 2 apresenta a topologia de um chopper convencional com a adição
de um L (Lr) e um C (Cr) para que seja possível detectar o momento em que a corrente
na chave passa por zero para que ocorra a comutação ZCS.
2.2 Circuito de controle
O controle da chave é realizado pelo flip-flop RS que recebe os comandos de
SET (turn-on) e RESET (turn-off) de dois comparadores. O comparador que envia o
comando de SET está realizando a comparação de uma fonte DC de 1.9V com uma
onda triangular com Vpp de 2V, podemos observar o sinal de Vset na figura 3.
Figura 3 Comando de SET
Podemos verificar que o sinal de SET é apenas um pulso, entretanto é o suficiente para
que o flip-flop RS mantem o estado da chave em condução até que o sinal de RESET
seja recebido.
O comando de RESET que irá fazer com que o flip-flop RS leve a chave para o
estado de corte é gerado pela comparação da corrente que passa na chave com um nível
DC de 1V (este valor poderia ser 0V, mas pelo fato de a corrente que passa pela chave
possuir valores muito maiores, não faria diferença significante) desta forma quando a
corrente se aproxima do valor de zero é que ocorre a comutação da chave, portanto
ZCS. Podemos visualizar o sinal de RESET na figura 4.
Figura 4 Comando de RESET
Fica evidente que o pulso de RESET que fará com que o flip-flop RS leve a
chave para o estado de corte é gerado no momento que a corrente na chave passa por
zero, assim proporcionando uma comutação ZCS no turn-off.
Podemos ver o funcionamento deste controle observando os gráficos de Vset
Vreset e Vg (tensão no gate da chave) presentes na figura 5. Fica evidente que o pulso
de SET leva a chave para o estado de condução e o comando de RESET para o estado
de corte.
Figura 5 Tensão no gate da chave
2.3 Controle da tensão de saídas
A tensão média de saída pode ser controlada pela frequência do sinal triangular
já que este controla o tempo entre os pulsos que ligam a chave, assim sendo, com
maiores frequências, mais tempo a chave está no estado de condução e assim maiores
tensões de saída. A figura 6 mostra as diferentes tensões de saída para diferentes
frequências de comutação, por exemplo, para uma frequência de aproximadamente 30k
Hz temos Vo de 125V.
Figura 6 Tensão de saída Vo em função da frequência de comutação
2.4 Ripple na tensão de saida
Para uma tensão de saída de 125V e uma frequência de comutação de 29.51 kHz
temos um ripple na tensão de saída de 0.1618V. Para diminuirmos este valor, podemos
utilizar a equação para cálculo do ripple na tensão de saída de um chopper, mas para
efeitos práticos, basta sabermos que o ripple na tensão de saída é inversamente
proporcional ao capacitor
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