Realizar o projeto do conversor Buck-Boost no MCC para os seguintes parâmetros: Vin =40 V, Vo=100 V, Po=100 W ; De.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse projeto de um conversor Buck-Boost juntos! A questão pede para a gente projetar um conversor Buck-Boost com os seguintes parâmetros: tensão de entrada ( Vin) de 40 V, tensão de saída ( Vo) de 100 V, potência de saída ( Po) de 100 W, variação de corrente ( De) de 15%, variação de tensão ( De) de 0,5%, e frequência de comutação ( fs) de 40 kHz. Para isso, vamos precisar entender como funciona um conversor Buck-Boost, usar algumas fórmulas básicas de eletrônica de potência e seguir passo a passo para encontrar os valores dos componentes necessários.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é um conversor Buck-Boost. Esse tipo de conversor é usado para aumentar ou diminuir a tensão de entrada ( Vin) para obter a tensão de saída desejada ( Vo). No nosso caso, precisamos aumentar de 40 V para 100 V. A eficiência do sistema e as variações permitidas na corrente e na tensão serão importantes para escolher os componentes certos.

Passo 3

Vamos começar calculando a relação de conversão ( VoVin). Isso ajuda a determinar o ciclo de trabalho ( D), que é a fração do tempo que o interruptor fica ligado.
VoVin = D1 - D
Substituindo os valores:
10040 = D1 - D implies 2.5 = D1 - D
Resolvendo para D:
2.5 - 2.5D = D implies 2.5 = 3.5D implies D = 2.53.5 approx 0.714
Então, o ciclo de trabalho D é aproximadamente 71,4%.

Passo 4

Agora, vamos calcular a corrente média na saída ( Io) usando a potência de saída:
Po = Vo times Io implies Io = PoVo = 100,W100,V = 1,A
A variação de corrente ( De) é 15%, então:
De

Passo 5

Vamos determinar a indutância ( L) necessária. A fórmula para L em um conversor Buck-Boost contínuo é:
L = Vin times D times (1 - D)De
Substituindo os valores:
L = 40,V times 0.714 times (1 - 0.714)0.15,A times 40,000,Hz
L = 40 times 0.714 times 0.2860.15 times 40,000 approx 8.1656,000 approx 0.00136,H = 1.36,mH
Então, precisamos de uma indutância de aproximadamente 1.36 mH.

Passo 6

Agora, vamos calcular a capacitância de saída ( C). A fórmula para C em um conversor Buck-Boost é:
C = De
Substituindo os valores:
C = 0.005 times 100,V8 times 0.15,A times 40,000,Hz
C = 0.5,V48,000 approx 1.04 times 10^-5,F = 10.4,mu F
Então, a capacitância necessária é de aproximadamente 10.4 μF.

Passo 7

Finalmente, vamos verificar a corrente no interruptor ( ILmax). A corrente máxima na indutância é:
ILmax = Io + De
Isso ajuda na escolha do interruptor (como um MOSFET) que deve suportar pelo menos essa corrente.

Resposta

Para projetar o conversor Buck-Boost com os parâmetros fornecidos, os componentes necessários são:
  • Indutância ( L): aproximadamente 1,36 mH
  • Capacitância de saída ( C): aproximadamente 10,4 μF
  • Ciclo de trabalho ( D): 71,4%
Certifique-se também de escolher um interruptor que suporte uma corrente máxima de pelo menos 1,075 A e que outros componentes estejam adequadamente classificados para as tensões e correntes envolvidas.

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