Trabalho Prático - Batlab

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ELETRÔNICA DE POTÊNICA II
Professor: Marcio Luiz Magri Kimpara
Trabalho Prático - Implementação Conversores CC/CC Clássicos
Objetivos
- Estimular o aprendizado prático no que se refere às características reais dos componentes, montagem e
soldagem de placas;
- Aprimorar o conhecimento na fabricação de indutores;
- Observar e analisar as formas de onda do conversor real;
- Identificar melhorias para o conversor implementado.
Grupos
Cada grupo deverá implementar um conversor CC/CC em malha aberta conforme sorteio realizado em
sala de aula.
Especificação dos conversores
- Conversor Buck
 Potência: 20W
 Tensão de entrada: 20V
 Tensão de saída: 12V
 Modo de condução: contínuo
 Ondulação na tensão: 1V
 Ondulação corrente no indutor: 0,5A
 Frequência de operação: 20kHz
- Conversor Boost
 Potência: 20W
 Tensão de entrada: 10V
 Tensão de saída: 15V
 Modo de condução: contínuo
 Ondulação na tensão: 1V
 Ondulação corrente no indutor: 0,3A
 Frequência de operação: 15kHz
- Conversor Buck-Boost
 Potência: 12W
 Tensão de entrada: 12V
 Tensão de saída: 8V e 18V
 Modo de condução: contínuo
 Ondulação na tensão: 1V
 Ondulação corrente no indutor: 0,3A
 Frequência de operação: 20kHz
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Projeto do indutor
Especificação do núcleo e carretel fornecidos
NÚCLEO
Modelo:
NEE 42/21/20 - 100
Material: IP12R
Fabricante: Thornton
Eletrônica
MATERIAL
IP12R
Curva de magnetizção
Disponível em:
www.thornton.com.br/materiais
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(As informações abaixo foram retiradas do site do
fabricante: http://www.thornton.com.br/index.htm)
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CARRETEL
Modelo: CE-42/20-1/0
Cálculo do número de espiras (n° voltas)
Núcleo com Gap (pré definido de fábrica)
Utiliza-se o fator de indutância AL fornecido pelo fabricante:
N
L
AL
OBS: O AL fornecido geralmente é dado em
L é a indutância calculada para o conversor (
)
Cálculo da Bitola dos Condutores
1) A bitola necessária para conduzir a corrente do enrolamento depende da máxima densidade de corrente
admitida no condutor (
):
S fio 
IL
(cm²). Tipicamente, pode-se adotar J máx  450 A / cm 2
J máx
* Adotar o S fio comercial mais próximo e superior ao valor calculado pela expressão acima. Ver tabela de
fios AWG dos fabricantes.
2) Determinar o raio da seção S do fio comercial (cm) 
RaioFIO 
S fio

Devido ao efeito "skin" ou efeito pelicular (corrente em alta frequência), existe uma redução na área efetiva
do condutor (seção S). O valor da profundidade de penetração pode ser aproximado por:

7.5
(cm). Não poderá ser utilizado condutor com diâmetro maior que 2∆.
f
Geralmente o diâmetro do condutor é superior ao limite fixado pelo efeito pelicular (2∆). Assim, é
necessário associar condutores em paralelo afim de que se possa conduzir a corrente sem
superaquecimento dos fios condutores. O fio formado por vários condutores em paralelo é conhecido
como fio Litz (par trançado)
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3) Determinar o raio do fio Litz (cm) 
7.5
RaioLITZ 
fS
- Se o raio do Litz for MAIOR do que o raio do fio, utiliza-se o fio comum;
- Se o raio do Litz for MENOR do que o raio do fio, utiliza-se o fio Litz;
Em caso de utilização do fio Litz, determinar:
Diâmetro máximo: 
Dmáx  2  Δ  2  RaioLITZ (cm)
* Adotar um condutor comercial que atenda ao diâmetro máximo calculado e utilize a seção
deste condutor dada pela tabela dos fabricantes para definir o número de condutores em paralelo.
O número de condutores em paralelo é calculado por:
onde
ncondutores 
)
S fio
S fio _ máx
é a seção calculada no passo 1.
5) Área final da seção de um espira:
S final  S fio  se for utilizado fio comum
S final  S fio _ máx  ncondutores  se for utilizado fio Litz
Cálculo da área da janela onde o enrolamento será alojado (cm²)
Área Janela (Aw):
AW _ mín  kC  N  S final
onde: kC é o fator de enrolamento. Adotar kC=3.
Verificar se
AW _ mín  AW _ carretel
para garantir a possibilidade de
execução, caso contrário será necessário ajustar o núcleo.
Área da Janela
CRONOGRAMA
Metas
Datas
Fabricação do indutor
03/03/2016
Montagem e validação do conversor em protoboard
17/03/2016
Apresentação dos resultados em sala de aula*
A partir de 24/03/2015
* A apresentação dos resultados deve conter os cálculos (dimensionamento), simulação do conversor, componentes
eletrônicos escolhidos, fotos e resultados experimentais.
Referências
PETRY, C. A; Projeto de Indutores para Alta Frequência - Instituto Federal de Santa Catarina. Disponível em:
http://www.professorpetry.com.br/Ensino/Projeto_Indutores/Apresentacao_Aula_Projeto_Indutores.pdf
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