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

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício de projeto de um conversor Buck no MCC juntos! Primeiro, vamos entender o que está sendo pedido. Precisamos projetar um conversor Buck com os seguintes parâmetros:
  • Tensão de entrada (Vin): 100 V
  • Tensão de saída (Vo): 40 V
  • Potência de saída (Po): 100 W
  • Variação de corrente (Δi): 15%
  • Variação de tensão (Δv): 0,5%
  • Frequência de comutação (fs): 40 kHz
Para isso, vamos precisar entender os componentes e equações básicas do conversor Buck, como calcular a indutância, capacitância e outros parâmetros essenciais.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a corrente de saída (Io). Sabemos que potência é dada por:
Po = Vo times Io
Rearranjando para encontrar $ I_o $:
Io
Então, a corrente de saída é 2,5 A.

Passo 3

Agora, vamos determinar a indutância necessária ($ L L çã \Delta i $) é 15% de $ I_o $:
De
A fórmula para a indutância em um conversor Buck é:
Io
Substituindo os valores:
De
L = Vo times (Vin - Vo)De
Então, a indutância necessária é de 1,6 mH.

Passo 4

Vamos agora calcular a capacitância de saída ($ C C çãã \Delta v $) a 0,5%. A variação máxima permitida na tensão de saída é:
De
A fórmula para a capacitância é:
De
Substituindo os valores:
C = De
Para garantir uma margem de segurança, podemos escolher um capacitor de 10 µF.

Passo 5

Agora, vamos determinar o ciclo de trabalho ($ D $) do conversor Buck, que é a relação entre a tensão de saída e a tensão de entrada:
D
Então, o transistor ficará ligado 40% do tempo e desligado 60% do tempo.

Passo 6

Finalmente, vamos verificar a corrente no transistor e no diodo para garantir que eles suportem as condições de operação. A corrente média no transistor é igual à corrente de saída, $ I_o = 2,5,A $, e a corrente no diodo também será próxima a $ I_o $ durante o período em que o transistor está desligado.

Resposta

Para o projeto do conversor Buck com os parâmetros fornecidos, os componentes principais devem ter os seguintes valores:
  • Indutância ($ L $): 1,6 mH
  • Capacitância de saída ($ C $): 10 µF
  • Ciclo de trabalho ($ D $): 40%

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