modelo para resumo expandido

Aplicação de circuitos de amortecimento Snubber para
conversores de tensão CC-CC Boost
Bruno Gonçalves Campos1, Kimon Pediatidakis1, Michele Rodrigues1
1
Centro Universitário da FEI
[email protected] / [email protected]
Resumo: Este trabalho de iniciação científica apresenta um estudo
sobre os diferentes circuitos de amortecimentos do tipo snubbers,
focando sua utilização em circuito conversores CC-CC elevadores de
tensão tipo Boost.
induzida pelo indutor causa um pico de tensão nos terminais do
transistor, assim danificando sua estrutura:
40
1. Introdução
Tensao [V]
30
Os dispositivos semicondutores de potência precisam de sistemas de
proteção para superar as tensões elétricas que são colocadas durante o
processo de comutação para controlar os efeitos produzidos pelas
reatâncias intrínsecas do circuito devido ao chaveamento em alta
frequência, mantendo níveis seguros dentro do intervalo elétrico do
dispositivo. Estes sistemas de proteção são chamados circuito de
amortecimento (Snubbers).
25
20
15
10
5
0
0.000
2. Projeto do conversor de tensão Boost
D
P
Vsaida
0.002
0.004
0.006
Tempo [s]
Figura 2 – Curva de tensão de entrada e saída.
𝑉(𝑡) = 𝐿 × 𝑑𝐼/𝑑𝑡
(1)
Pico de tensao
50
40
Tensao entre fonte e dreno [V]
Um conversor boost (Figura 1) serve para aumentar uma tensão de
entrada para um nível maior de tensão na saída. Nesse projeto foi
decidido projetar um circuito para elevar a tensão de 12V na entrada
para 30V a saída, com uma carga de resistência 50Ω. Esse circuito faz
isso utilizando o chaveamento de um transistor com uma frequência de
25kHz de modo que a energia armazenada no indutor e no capacitor se
liberem alternadamente se “somando” com a energia de entrada no
circuito, assim obtendo uma tensão na carga (de saída) maior.
Ve
Ventrada
Vsaida
35
30
20
10
0
-10
-20
F
-30
-100
-50
0
50
100
Tempo [s]
Figura 3 – Curva de tensão entre fonte e dreno do transistor
Figura 1 – Circuito elétrico do conversor boost.
Taxa de trabalho: 𝐷 = 1 −
𝑉𝑠
𝑉𝑒
= 1−
12
30
4. Sequência do trabalho
= 0,6
Indutância Mínima:
Corrente no indutor:
μF
Capacitância:
Logo podemos dizer que quando uma carga indutiva é utilizada em
circuitos elétricos, a interrupção súbita do fluxo de corrente (causado
pelo uso do transistor como chave) leva a um forte aumento na tensão
através do dispositivo de comutação, de acordo com a lei de Faraday.
O circuito snubber irá proporcionar um caminho de corrente alternativa
de curto prazo em torno do dispositivo de comutação de corrente de
modo que o elemento indutivo pode ser descarregado de forma mais
segura. A Figura abaixo apresenta dois tipos de circuito snubber que
serão analisados na sequencia deste trabalho.
2. Resultados
O circuito Boost foi montado em uma protoboard e os valores
calculados foram testados, os resultados são apresentados na Figura 2.
Como pode ser visto o sinal de entrada foi de aproximadamente 12V e
o sinal de saída 30V. A figura 3 apresenta a curva de tensão entre fonte
e dreno extraída no transistor indicando os picos de tensão que ocorrem
na transição de ligado/desligado para desligado/ligado. Quando a
chave (transistor) está aberta, não tem corrente circulando na carga pois
a tensão de saída é maior que a tensão de entrada fazendo o diodo
bloquear a corrente. De acordo com a lei de Faraday a tensão induzida
nos terminais do indutor é proporcional a sua variação de corrente
(como mostra a formula a baixo). Quando a chave é comutada, é
possível observar essa variação de corrente, neste momento a tensão
Figura – Circuito snubber do tipo (a) RC e (b) RCD.
5. Referências
[1] Ahmed, A. Eletrônica de potência, Ed. Pearson Brasil, 2000.
[2] BARBI, Ivo. Eletrônica de Potência. Ed. do Autor, 2002