Modelamento conversor cc cc boost

Aplicação do Modelo Linear de Vorpérian ao Conversor tipo Buck
Ew aldo L. M. Mehl
1.

Apresentação
Com o uso do conceito do “Interruptor PWM” apresentado por Vorpérian [1,2], torna-se extremamente simples e rápida a simulação de conversores estáticos DC-DC utilizando modulação por largura de pulso. O presente trabalho mostra o uso dessa técnica através de simulações de um conversor tipo Buck, usado como exemplo, usando o programa PSpice.
2.

Exemplo de um Conversor tipo Buck
Na Figura 1 tem-se o circuito básico de um conversor DC-DC tipo Buck (abaixador de tensão).
O interruptor S1, mostrado na Figura 1 como um transistor bipolar, pode ser implementado com diversas tecnologias de dispositivos semicondutores, tais como MOSFETs ou IGBTs. A fonte de tensão Vg representa a tensão DC de entrada, sendo a resistência R a carga do conversor.

Figura 1:
Circuito de potência de um conversor DC-DC tipo Buck

Para efeito de exemplo, supõe-se as seguintes especificações de um conversor DC-DC tipo
Buck:
Tensão DC de entrada: Vg = 40 V
Tensão DC de saída: Vo = 10 V
Potência de saída: Po = 100 W
Freqüência de chaveamento: fs = 50 kHz
Ondulação no Indutor Buck: ∆IL = 40% de Io
"Ripple" máximo na tensão de saída: ∆Vo(max) = ±1% de Vo
A partir destes dados, tem-se a seguir o dimensionamento dos componentes, para simulação com o programa PSpice:
2.1
Cálculo do Resistor de Carga:
Para simulação, a carga é considerada como um resistor. O valor desse resistor é obtido considerando-se o conversor operando na potência nominal de saída:
(V )2 102 = 1 Ω
R= o =
100
Po
2.2.

Cálculo do Ponto de Operação:
De acordo com o modelamento proposto por Vorpérian, considera-se que em um conversor
DC-DC há uma “chave PWM” formada por um interruptor “ativo” e outro “passivo”. No caso desse exemplo, o interruptor “ativo” é o transistor S1, e o interruptor “passivo” é o diodo D1. Como o conversor tipo Buck é um conversor abaixador de tensão, a razão-cíclica de