Explicar o princípio de funcionamento e desenhar formas de ondas para os seguintes conversores (considerar operação no MCC). Conversor Buck-Boost;

Passo 1

Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. Precisamos explicar como funciona um conversor Buck-Boost e desenhar as formas de onda dele quando está operando no Modo de Condução Contínua (MCC). Para isso, vamos precisar conhecer os componentes básicos do Buck-Boost, entender seu funcionamento e como o MCC influencia nas formas de onda.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o que é um conversor Buck-Boost. Ele é um tipo de conversor DC-DC que pode tanto aumentar (Boost) quanto diminuir (Buck) a tensão de entrada para obter uma tensão de saída desejada. Isso é super útil em aplicações onde a tensão da bateria precisa ser ajustada para diferentes dispositivos.

Passo 3

Agora, vamos entender os componentes principais do Buck-Boost:
  1. Indutor (L): Armazena energia quando a corrente passa por ele.
  2. Chave (S): Geralmente um transistor, que liga e desliga para controlar o fluxo de energia.
  3. Diodo (D): Permite que a corrente flua em apenas uma direção.
  4. Capacitor ©: Armazena energia para suavizar a tensão de saída.
  5. Carga ®: Representa o dispositivo que está sendo alimentado.

Passo 4

O funcionamento do Buck-Boost no MCC envolve dois estados: Ligado e Desligado.
  • Estado Ligado (S = Fechado):
    • A chave está fechada, permitindo que a corrente flua pelo indutor e pela fonte de tensão.
    • O indutor armazena energia aumentando a corrente através dele.
    • O diodo está bloqueado, então a corrente não vai para a carga.
  • Estado Desligado (S = Aberto):
    • A chave abre, interrompendo o fluxo direto da fonte.
    • A energia armazenada no indutor é liberada através do diodo para o capacitor e para a carga.
    • A corrente pelo indutor diminui, mas permanece constante devido ao MCC.

Passo 5

Vamos agora falar sobre as formas de onda no CCM. No modo de condução contínua, a corrente através do indutor nunca cai a zero. Isso significa que há sempre uma corrente fluindo, o que suaviza as variações e melhora a eficiência.
  • Corrente no Indutor (iL):
    • Durante o estado ligado: A corrente aumenta linearmente. iL(t) = iLmin + VinL times t
      - Durante o estado desligado: A corrente diminui linearmente.
      iL(t) = iLmax - VoutL times t
  • Tensão no Capacitor (vC):
    • Durante o estado ligado: A tensão permanece constante porque o diodo está bloqueado. vC = Vout
      - Durante o estado desligado: A tensão é mantida pelo capacitor.
      vC = Vout

Passo 6

Resumindo as formas de onda:
  • Corrente no Indutor: Forma triangular com um pico e um vale constantes devido ao MCC.
  • Tensão no Capacitor: Variação mínima, mantendo uma tensão praticamente estável.
  • Tensão na Carga: Segue a tensão do capacitor, também relativamente estável.

Resposta

O conversor Buck-Boost funciona alternando a chave entre ligado e desligado, armazenando energia no indutor e liberando-a para a carga através do diodo. No Modo de Condução Contínua, a corrente no indutor nunca cai a zero, resultando em formas de onda suaves e contínuas. A corrente no indutor apresenta uma forma triangular constante, enquanto a tensão no capacitor e na carga se mantém estável, adaptando a tensão de entrada para um nível superior ou inferior conforme necessário.

Exercícios relacionados