Realizar o projeto do conversor Buck no MCC para os seguintes parâmetros: Vin
,
.
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:
Rearranjando para encontrar $ I_o $:
Então, a corrente de saída é 2,5 A.
Passo 3
Agora, vamos determinar a indutância necessária ($ L
\Delta i $) é 15% de $ I_o $:
A fórmula para a indutância em um conversor Buck é:
Substituindo os valores:
Então, a indutância necessária é de 1,6 mH.
Passo 4
Vamos agora calcular a capacitância de saída ($ C
\Delta v $) a 0,5%. A variação máxima permitida na tensão de saída é:
A fórmula para a capacitância é:
Substituindo os valores:
Para garantir uma margem de segurança, podemos escolher um capacitor de 10 µF.
Passo 5
Agora, vamos determinar o ciclo de trabalho ($ D $) do conversor Buck, que é a relação entre a tensão de saída e a tensão de entrada:
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%