Relatório Conversores CC/CC Abaixadores e Elevadores

COORDENAÇÃO DE ELETRÔNICA
CURSO: ELETRÔNICA
Turma: 9832



ESTER SOUSA
JOICE SANTANA MATIAS
PEDRO GUSTAVO



Conversores CC/CC




Procedimento apresentado à disciplina de Eletrônica de Potência como avaliação parcial da Iª unidade,
sob a orientação do professor Carlos Aníbal.




Salvador
12/08/2015

Conversor CC/CC
Introdução Teórica
Conversores CC-CC são sistemas formados por semicondutores de potência operando como interruptores, e por elementos passivos, normalmente indutores e capacitores que tem por função controlar o fluxo de potência de uma fonte de entrada para uma fonte de saída.
O intervalo de comutação é definido como:
T=1/F
Fs é a frequência de comutação. Esta frequência tende a ser a mais alta possível, diminuindo assim o volume dos elementos magnéticos e capacitivos do conversor.
A razão entre o intervalo de comutação (Ts) e o intervalo de condução do interruptor S (Ton) é definido por razão cíclica e dada por:
D=Ton/Ts
A tensão na saída é dada por:
Vs=Vi*D
A relação entre a tensão de saída e a tensão de entrada é definida por ganho estático do conversor e dada então por:
D=Vs/Vi


Estudo do CI PWM SG 3524/ SG 2524
O SG2534 e SG3524 podem ser utilizados na implementação de: 1) fonte de potência regulada; 2) inversores regulador chaveado. Todas as funções necessárias estão incorporadas em um único chip. Podem ser utilizados como elemento de controle em reguladores chaveados de ambas polaridades, conversores cc/cc com transformador acoplado, duplicadores de tensão sem transformador, e conversor de polaridade empregando frequência fixa e a técnica de modulação por largura de pulso (PWM). As saídas complementares permitem a aplicação em saída única e push-pull. Casa dispositivo incui no chip um regulador, um amplificador de erro, um oscilador programável (através de Rt e Ct), um flip-flop de direcionamento de pulso, dois transistores de saída independentes e com coletores e emissores desengajados, um comparador de alto ganho e circuitos de limitação de corrente e de interrupção de emergência (shutdown).
Princípios de Operação:
O SG2523 é um circuito de controle regulador de tensão do tipo PWM de frequência fixa. O regulador opera a uma frequência fixa que pode ser programada por um resistor Rt e um capacitor Ct. Rt estabelece uma corrente de carga constante para Ct que resulta em uma rampa de tensão linear em Ct, que é aplicada ao comparador. O comparador provê um controle linear da largura de pulso de saída.
O CI contém um regulador de 5V interno que serve como referência bem como fonte para circuitos de controlo interno do regulador.
A tensão de referência interna é dividida externamente por um circuito divisor de tensão a fim de prover uma tensão de referência para o amplificador de erro dentro de sua faixa de modo comum. A tensão a ser regulada é detectada por um outro circuito divisor de tensão. O sinal de erro é amplificado e comparado com a rampa linear de Ct através do comparador de alto ganho. O pulso resultante é então direcionado para o transistor de saída apropriado (Q1 ou Q2) pelo flip-flop de direcionamento de pulse, que muda de estado a cada pulso de saída do oscilador.




Objetivos
Prática 1:
Estudar o funcionamento de um CI PWM (SG 3524/ 2524);
Montar um conversor CC/CC abaixador comandado pelo CI PWM em malha aberta;
Testar a regulação da tensão de saída em malha fechada para variações na carga e na tensão de entrada;
Analisar os resultados experimentais e compará-los com os resultados de análise teórica e simulação.
Prática 2:
Dimensionar e analisar a operação do conversor elevador de tensão;
Aperfeiçoar técnicas de prototipagem;



Procedimentos:
PARTE I:
Utilize um trigger externo para observação das formas de ondas com os dois canais do osciloscópio em sincronismo com o pulso do oscilador.
Determine RT e CT para que o circuito opere a 25kHz, com um tempo morto entre 1 e 2µs.
Monte o circuito da Figura 2 por etapas:
Alimente o circuito com VCC=15V e verifique se a tensão do pino 16 REF OUT está em 5 V.
Conecte RT e CT e observe com o osciloscópio a saída do oscilador OSC OUT no pino 3.
Conecte os resistores de pull-out dos transistores de saída a VCC e os emissores dos transistores ao terra. Conecte o circuito divisor de tensão R1, P1 e R6 e observe as formas de ondas nos coletores dos transistores de saída (pinos 12 e 13).
Faça um esboço das formas de ondas do oscilador e das saídas, indicando as durações dos pulsos, tempo morto e amplitude.
Com o osciloscópio, meça o período e a frequência do oscilador e das ondas de saída.
Varie o potenciômetro e observe como varia o Ton das saídas. Meça o Ton mínimo e determine o Dmin e Dmax.
Determine como varia a relação cíclica em função da tensão de referencia. Para isto, utilize um multímetro digital para medir a tensão IN+ (pino 2), e o osciloscópio para medir o intervalo Ton de um dos sinais de saída. Anote os dados no quadro seguinte.
Tensão em IN+
Intervalo ON
Relação cíclica (D)
1,4V
81,6 µs
89%
1,7V
77,04 µs
84%
2,5V
64,04 µs
70%
2,7V
61,02 µs
66%
2,9V
59,04 µs
64%
3,0V
55,0 µs
61%
4,1V
51,8 µs
55%
PARTE II – ESTUDO DE UM CONVERSOR CC/CC ABAIXADOR EM MANHA ABERTA
Monte o conversor CC/CC abaixador indicado na Figura 7 mantendo os mesmos componentes de configuração do CI utilizados na Parte I.
Observe agora as formas de ondas de saída do CI-PWM (pino 2) e do coletor de TI.
Meça a ondulação pico a pico da tensão de saída vs com o osciloscópio (usar modo AC).
Determine a função de transferência Vo (Vref) variando a tensão de saída com o potenciômetro P1 e medindo as tensões Vs e com os multímetros digitais (obs: Vref aqui é tensão no pino2, (IN+) anote os resultados no quadro seguinte.
Vref
Tensão em IN+
Vo
Função de transferência
Vo/ Vref
2,15
8,33
3,87
2,18
8,37
3,84
2,27
8,47
3,73
2,56
10,45
4,09
2,80
11,66
4,16
2,92
12,30
4,21
3,02
12,60
4,17

Retire o capacitor Cf do circuito e estime o valor da indutância utilizando as formas de ondas da tensão sobre o resistor de carga vs = vRcarga. Faça as modificações no circuito que julgar necessárias.

PARTE III: ESTUDO DE CONVERSOR CC/CC ABAIXADOR EM MALHA FECHADA
A realimentação do sinal da tensão de saída vs do conversor é aplicada no pino 1 (IN-) através do divisor de tensão constituído pelos resistores de Rf1 = 3k9 e Rf2 = 1k. o divisor de tensão constituído pelos dois resistores de 2k2 conectados ao pino 2 (IN+) produz uma tensão de referencia vref constante e igual a 2,5 V. a tensão de saída regulada em (1 + Rf1/Rf) x 2,5 = (1+3,9) x 2,5= 12,25V.
A partir da montagem da Parte II, altere a configuração do CI-PWM como indicado na Figura 8.
Varie a resistência da carga e observe o efeito na tensão de siada (discuta com o professor qual deve ser a faixa de variação da resistência).
Varie a tensão de entrada e meça a tensão de saída (discuta com o professor qual deve ser a faixa de variação de entrada).




Conclusões:
Referências:
http://www.professorpetry.com.br/Bases_Dados/Apostilas_Tutoriais/Introducao_Conversores_CC_CC.pdf