Eletrnica de Potncia Apndice Fonte Chaveada Estudo do

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador Topologia do conversor CC/CC - Flyback Ø O transformador TR tem três funções: 1. Propiciar o isolamento entre a fonte e a carga; 2. Acumular a energia quando a chave T estiver fechada; 3. Adaptar a tensão necessária ao secundário. Ø Descrição de funcionamento: Prof. Ricardo Ribeiro Fevereiro/2006 1

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador Cálculo do núcleo do transformador para a fonte Flyback Seja a lei de Faraday: onde: Np é o número de espiras do primário, Ae é a área da secção transversal do núcleo e B é a densidade de fluxo magnético. A derivada d. B/dt pode ser aproximada por: Conseqüentemente, com Prof. Ricardo Ribeiro Fevereiro/2006 2

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador: cálculo do núcleo Desse modo: Considere o núcleo com o formato da Fig. abaixo, Em que: Ap – área ocupada pelo primário. Kw – fator de utilização da área do enrolamento. Aw – área da janela do núcleo. Kp – fator de utilização do primário. Assim: Prof. Ricardo Ribeiro Fevereiro/2006 3

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador: cálculo do núcleo Considere a relação: onde J é a densidade de corrente no condutor e ipef é o valor eficaz da corrente no primário. Então, ou Manipulando-se as equações anteriores, pode-se escrever: Para o conversor flyback, mas Prof. Ricardo Ribeiro assim, Fevereiro/2006 4

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador: cálculo do núcleo Desta forma, Seja Dmax = 0. 45 (valor de projeto), então: Por outro lado, onde é o rendimento da fonte ( = 0. 7 - pior caso), Pout é a potência de saída e Pin é a potência de entrada. Consequentemente, Prof. Ricardo Ribeiro Fevereiro/2006 5

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador: cálculo do núcleo Considere as seguintes unidades: Pout[W] – potência de saída; J[A/cm 2] – densidade de corrente; fs[Hz] – freqüência de chaveamento; B[T] – variação de fluxo magnético; Assim: ü Estudo do transformador: escolha dos condutores A área da seção reta do condutor é dado por: Prof. Ricardo Ribeiro Fevereiro/2006 6

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador: exemplo numérico Especificar o núcleo de uma fonte flyback em condução descontínua para: Pout = 60 W, fs = 67 k. Hz, Kp = 0. 5, Kw = 0. 4, J = 200 A/cm 2 e B = 0. 16 T Solução: A partir da tabela de núcleos EE, escolhe-se o núcleo E 42/15. ü Estudo do transformador: cálculo do entreferro A energia armazenada no indutor, no instante ton, é: onde V é o volume do entreferro. Prof. Ricardo Ribeiro Fevereiro/2006 7

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador: cálculo do entreferro Como: em que, sendo o comprimento do entreferro. Então: A energia W pode ser obtida como segue: Assim, Núcleo de Ferrite - EE Prof. Ricardo Ribeiro Fevereiro/2006 8

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador: cálculo do entreferro Condições de contorno para potência de saída Ø A densidade de fluxo de saturação para o ferrite é da ordem de 0. 3 T. Ø O ciclo de trabalho, inferior a Bmax, depende de fs. Ø Quando fs aumenta, o valor de B deve diminuir para reduzir perdas. Ø Deve-se garantir que quando Vin aumenta, D <= Dmax. As restrições acima, podem ser descritas como segue: Por outro lado, Assim, Prof. Ricardo Ribeiro Fevereiro/2006 9

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador: cálculo do entreferro Conseqüentemente, a corrente do primário pode ser dada por: Para = 0. 7 e Dmax = 0. 45, Exemplo numérico: seja uma fonte com as seguintes características; Pout = 60 W, fs = 67 k. Hz, Vmin = 36 V, Vmax = 76 V, = 0. 7 Solução: Prof. Ricardo Ribeiro Fevereiro/2006 10

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador: cálculo do entreferro Exemplo numérico: continuação da solução ü Estudo do transformador: enrolamento primário Seja a relação: Exemplo numérico: continuação da solução Com os dados do exemplo anterior, • B (gauss) e (cm) Prof. Ricardo Ribeiro Fevereiro/2006 11

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador: enrolamento secundário A tensão do enrolamento secundário é dado por: onde Vd é a tensão sobre o diodo retificador. Para que a desmagnetização seja assegurado: Seja o pior caso dado por: Assim, Prof. Ricardo Ribeiro Fevereiro/2006 12

Eletrônica de Potência Apêndice – Fonte Chaveada ü Estudo do transformador: enrolamento secundário Exemplo numérico: continuação da solução Seja: Vout = 12 V, Vd = 1 V e Dmax = 0. 45, então: Enrolamento secundário pra múltiplas saídas: Para cada saída, é empregada uma expressão como segue: Sendo n um enrolamento qualquer secundário. Prof. Ricardo Ribeiro Fevereiro/2006 13