Projetar um conversor boost operando a 50 kHz , com tensão de entrada variando de 12 V a 18 V . O conversor fornece 24 V na sua saída para cargas de 24 W a 48 W . Considerar que o conversor opere com eficiência de
com ondulação máxima de corrente no indutor de 10% e ondulação máxima de tensão no capacitor de 1%. Calcular a corrente máxima na chave;
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício que você me enviou é sobre projetar um conversor boost, que é um tipo de circuito usado para aumentar a tensão de entrada. Aqui, precisamos calcular a corrente máxima que passa pela chave (ou switch) do conversor. Para resolver isso, vamos precisar entender alguns conceitos de eletrônica de potência, como eficiência do conversor, ondulação de corrente no indutor e ondulação de tensão no capacitor.
Passo 2
Primeiro, vamos determinar a corrente de saída máxima que o conversor precisa fornecer. Sabemos que a potência de saída varia de 24 W a 48 W, e a tensão de saída é de 24 V. A corrente de saída $ I_{out} $ pode ser calculada usando a fórmula:
Vamos calcular para a potência máxima de 48 W:
Passo 3
Agora, consideramos a eficiência do conversor, que é de 90%. A potência de entrada $ P_{in} $ é relacionada à potência de saída pela eficiência $ \eta $:
Passo 4
Com a potência de entrada conhecida, vamos calcular a corrente de entrada $ I_{in} $. A tensão de entrada varia de 12 V a 18 V, então vamos usar a tensão mínima para garantir que o conversor funcione em todas as condições. Assim:
Passo 5
Agora, precisamos considerar a ondulação de corrente no indutor, que é de 10% da corrente média. A corrente média no indutor é igual à corrente de entrada $ I_{in} $:
Passo 6
A corrente máxima no indutor $ I_{L_{max}} $ será a corrente média mais a metade da ondulação:
Passo 7
Em um conversor boost, a corrente que passa pela chave (switch) é igual à corrente que passa pelo indutor quando a chave está fechada. Portanto, a corrente máxima na chave será igual à corrente máxima no indutor:
Resposta
A corrente máxima na chave do conversor boost é aproximadamente 4,66 A.