Conversores ressonantes

1) Projeto de um conversor buck.

a) De posse dos parâmetros de entrada listados abaixo, projete um conversor buck com comutação dissipativa, sendo:

* Tensão de entrada: Vi=100 V; * Tensão de saída: Vo=50 V; * Potência de saída: Po=500 W; * Ondulação de pico a pico da corrente no indutor: ΔI=500 mA; * Ondulação de pico a pico da tensão no capacitor: ΔVo=0,05. Vo; * Freqüência de comutação: fs=40 kHz; * Todos os elementos semicondutores são ideais.

K=VoVi= 50100=0,5 ou 50%
Ro=Vo2Po= 502500=5 Ω
L=Vi x K x (1-K)f x ∆I = 100 x 0,5 x (1-0,5)40x10³ x 500x10-3= 1,25 mH
C=Vo x (Vi-Vo)8 x L x f2 x Vi x ∆Vc = 50 x (100-50)8 x 1,25x10-3 x 50x1032 x 100 x 0,05 x 50= 400 nF

b) Apresente o diagrama esquemático do circuito simulado, mostrando todos os valores pertinentes.

Figura 1 - Conversor Buck

c) Utilizando o simulador PSIM e, empregando uma escala de tempo adequada para visualização de alguns ciclos de operação do interruptor, obtenha as seguintes formas de onda: * Corrente que circula pelo interruptor, bem como a tensão à qual este fica submetido (em um mesmo grid).

Figura 2 – Corrente e tensão no interruptor 2) Projeto de um conversor buck ressonante ZCS.

a) Considerando os mesmos parâmetros do item 1), projete um conversor buck ressonante ZCS do tipo L, sendo:

* Frequência de ressonância máxima: fo=80 kHz; * Pico da corrente ressonante no interruptor: x=1,5; * Todos os elementos semicondutores são ideais.

Calculado anteriormente:

Le=1,25 mH ; Cf=400 nF; R=5 Ω
Sendo:

t1=t3=t5=0
Io=PoVo=50050=10 A
Fmáx=80 kHz →T=1Fmáx=12,5 µs
C=Tπ x ViX x Io+2 x ViIo=12,5x10-6π x 1001,5 x 10+2 x 10010=305,30 nF
L=ViX x Io2x C= 1001,5 x 102 x 305,30-9 =13,57 µH

b) Apresente o diagrama esquemático do circuito simulado, mostrando todos os valores pertinentes.

Figura 3 - Conversor Buck Ressonante ZCS

c) Utilizando o simulador PSIM e, empregando uma escala de tempo adequada para