Curso fontes chaveadas

Curso fontes chaveadas

1. Projeto de FontesChaveadas
Universidade Federal de Santa Catarina Universidade Federal de Santa Catarina
Departamento de Engenharia Elétrica Departamento de Engenharia Elétrica
Instituto de Eletrônica de Potência Instituto de Eletrônica de Potência
Prof. Alexandre Prof. AlexandreFerrari Ferraride Souza, Dr. de Souza, Dr.

2. Programa Programa
1
a
Semana:
Introdução
Capítulo I – Retificador e Filtro de Entrada
Capítulo II – Fontes Chaveadas do Tipo Flyback
Capítulo III – Fontes Chaveadas do Tipo Forward
Capítulo IV – Fontes Chaveadas do Tipo Half-Bridge, Full Bridge e
Push-Pull
Capítulo V – Transistores de Potência

3. Programa Programa
2
a
Semana:
Capítulo VI – Circuitos de Comando para Transistores de Potência
Capítulo VII – Circuitos de Comando para Fontes Chaveadas
Capítulo VIII – Resposta Transitória e Estabilidade
Capítulo IX – Interferência Eletromagnética em Fontes Chaveadas
Capítulo X – Considerações de Projeto

4. Introdução a Fontes Introdução a FontesChaveadas Chaveadas
Fonte de
Alimentação
Rede CA
- Computadores e microcomputadores;
- Periféricos (impressoras, terminais, ...);
CC
- Telecomunicações;
- Equipamentos médicos e militares;
- Aviões e satélites;
- Fontes de alimentação para circuitos de
comando de conversores.
Fonte de Alimentação: - Linear
- Chaveada

5. Introdução a Fontes Introdução a FontesChaveadas Chaveadas
Fonte Linear: Transformador de baixa freqüência, ponte retificadora,
filtro capacitivo e regulador linear série.
Elevada robustez e confiabilidade.
Baixo custo.
Simplicidade de projeto e operação.
Elevado peso e volume.
Baixo rendimento (reguladores lineares).
Limitação na regulação.
Geração de componentes harmônicas na corrente de entrada,
resultando um baixo fator de potência.
Atualmente limitam-se à aplicações de baixa potência (simplicidade
e baixo custo).

6.
Início do desenvolvimento: década de 60 em programas
espaciais.
Avanço da microeletrônica e a necessidade de compactação dos
equipamentos aliado a baixo consumo difundiu o uso das fontes
chaveadas.
Substituiu as Fontes Lineares.
Introdução a FontesChaveadas
Fontes Chaveadas : Utilizam interruptores de potência na região de saturação
(chave com estados aberto e fechado).

7. Introdução a FontesChaveadas
Características das
Fontes Chaveadas:
- Maior rendimento;
!
- Elevada densidade de potência: menor volume e peso;
!
- Grande capacidade de regulação;
!
- Possibilidade de operar com fator de potência unitário;
!
- Menos robusta e resposta transitória lenta;
"
- Ondulação na tensão de saída;
"
- Interferência radioelétrica e eletromagnética;
"
- Maior número de componentes;
"
- Componentes mais sofisticados.
"

8. Introdução a FontesChaveadas

Esforços dos pesquisadores para diminuir as desvantagens das Fontes Chaveadas:
-Nível teórico (topologias, comutação, controle, modulação, ...);
- Otimização dos projetos;
-Fabricantes de componentes (circuitos integrados dedicados, semicondutores, ...).

Avanço dos semicondutores:
-Década de 70: Transistor Bipolar com freqüências de até 20kHz;
- Década de 80: MOSFET (baixa potência) e diodo ultra-rápido com freqüências de até
100kHz;
-Recentemente: Fontes com comutação suave podendo operar na faixa dos MHz,
rendimento próximo a 90%, e pouco ruído radioelétrico.

9. Introdução a FontesChaveadas
Configuração usual de uma Fonte Chaveada
:
Filtro de
Rádio Freqüência
- Retificador
- Filtro
- Proteções
Interruptor
IGBT/ MOSFET
Transformador de
Isolamento
- Retificadores
- Filtros
Circuitos de
Controle
- Comando
- Proteção
- Fonte Auxiliar
Rede AC

10. Introdução a FontesChaveadas
Desenvolvimento de uma Fonte Chaveada
:
-Técnicas p/ redução da interferência eletromagnética gerada;
- Métodos p/ a correção do fator de potência;
-Conversores CC-CC;
-Teoria de controle e modelagem de conversores estáticos;
-Projeto de indutores e transformadores de alta freqüência;
-Semicondutores de potência e circuitos integrados dedicados;
-Projeto térmico;
-Circuitos de comando e proteção;
-Simulação de conversores estáticos.

11. Introdução a FontesChaveadas

Etapas de Projeto
1. Especificar: - Tensão de entrada e saída;
- Freqüência da rede;
- Tensões nominais, máxima e mínima da rede;
- Ondulação de 120Hz na saída;
- Ondulação da saída na freqüência de comutação;
- Hold-Up time;
- Temperatura ambiente;
- Proteções exigidas;
- Rendimento;
- Regulação de carga;
- Regulação de linha;
- Resposta transitória;
- Tensão de isolamento;
- Nível de interferência radioelétrica e eletromagnética;
- Normas aplicáveis (IEC 61000-3-2, CISPR 22, IEC950).

12. Introdução a FontesChaveadas
Etapas de Projeto
2. Definir: - Topologia do conversor;
- Freqüência de comutação;
- Interruptor principal (IGBT, MOSFET, etc.);
- Isolamento (transformador de comando de base/gatilho,
isolador ótico ou sensor hall no laço de realimentação);
3. Cálculo de Estágio de Entrada: - Retificador;
- Capacitor de filtragem;
- Limitação de corrente de pré-carga do
capacitor de filtragem.
4. Projeto do Conversor
5. Cálculo do Transformador de Isolamento de Alta Freqüência
6. Cálculo de Estágio de Saída

13. Introdução a FontesChaveadas
Etapas de Projeto
7. Circuito de comando de base ou gate
8. Projeto do circuito de compensação (estabilidade e resposta transitória)
9. Escolha do CI-PWM e cálculo dos componentes externos
10. Projeto dos circuitos de proteção
11. Cálculo da fonte auxiliar
12. Cálculo do filtro de rádio freqüência

14. Introdução a FontesChaveadas
1. Retificadores não Controlados (baixo FP)
1.1 Monofásico
i
v
C
2
i
1
C
Conversor
110V
S
220V2
1
2
D
v
AC
1
D
3
D
D
42
C
V
Cmin
ππππ2π2π2π2π 0
V
pk
tt
12
i
I
p
v
C
t
c
tωωωω
tωωωω
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
47
49
51
0.0%9.2%
18.5%27.7%37.0%46.2%55.5%64.7%74.0%83.2%92.5%
TDH = 148%
Desl. = 1,48
o
FP = 0,553

15. Introdução a FontesChaveadas
1. Retificadores não Controlados (baixo FP)
1.2 Trifásico
-
D
2
D
1
D
6
V
1
V
2
D
3
V
3
D
4
D
5
C
R
V
C
+
_
V
C
i
1
V
1
π
tω

16. Introdução a FontesChaveadas
2. Retificadores Controlados (FP elevado)
2.1 Monofásicos: BOOST, BUCK, ...
V
s
CONVERSOR
carga
controle
retificador

17. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
Retificador Monofásico com Filtro Capacitivo
i
v
C
2
i
1
C
Conversor
110V
S
220V2
1
2
D
v
AC
1
D
3
D
D
42
C
Operação em Operação em 220 V e 110 V ( 220 V e 110 V (dobrador dobrador de de tensão tensão))
C
CC
CC
=
+
12
12
220 V 220 V
()
2
min C
2
pk
in
V VC
2
1
2
W
− =
W
P
f
in
in
=

18. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
VV ft
Cpk cmin
cos( ) =2π
V
Cmin
π2π
0
V
pk
tt
12
i
I
p
v
C
t
c
tω
tω
(
)
f2
V V cos arc
t
pk min C
c
π
=
tt
cc
= intervalo de condu = intervalo de conduçãção dos diodos ou tempo de recarga de C (equivalente) o dos diodos ou tempo de recarga de C (equivalente)
Carga transferida para C Carga transferida para C
VC tI Q
cp
∆= = ∆
c
C pk
c
p
t
V VC
t
VC
I
) ( .
min
−
=
∆
=

19. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
CV V
P
f
pk C
in
()
min
22
−=
C
P
fV V
in
pk C
=
− ()
min
22
Seja Seja
II
C1ef C1ef
--valor eficaz da componente alternada da corrente i valor eficaz da componente alternada da corrente i
II
medmed
--valor m valor méédio da corrente i dio da corrente i
II
efef
--valor eficaz da corrente i valor eficaz da corrente i
2
1
2 2
ef C med ef
I I I+ =
2 2
1med ef ef C
I I I− =
II
t
T
med p
c
=
2
T
t
I I
c
p ef
2
=
2
2 2
1
2 2






− =
T
t
I
T
t
I I
c
p
c
p ef C
2
1
) 2( 2ft ft I I
c c p ef C
− =

20. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
EstEstáágio de entrada gio de entrada ééligado ao conversor CC ligado ao conversor CC--CC operando em alta CC operando em alta
freq freqüêüência ncia
2pk
I
T
T
i
ωt
on
2
s
D VI P
C pk inmin 2
=
D
T
T
on
=
D V
P
I
C
in
pk
min
2
=
Onde: Onde:
Para Para DD
maxmax
=0,5 =0,5
min
2
2
C
in
pk
V
P
I=
min
2
2
2
C
in pk
ef
V
P I
I= =
P
P
in
out
=
η
Logo: Logo:
2
1
2
2ef C ef C
I I I
ef
+ =

21. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
Grandezas El Grandezas Eléétricas nos Diodos das Pontes Retificadoras tricas nos Diodos das Pontes Retificadoras
I
P
V
Dmed
in
C
=
2
min
II
t
T
Def p
c
=
pk D
V V=
max

22. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
Exemplo Num Exemplo Numéérico rico
VV
ACAC
= 117V ; = 117V ; VV
ACmin ACmin
= 99V ; = 99V ; VV
ACmax ACmax
= 135V = 135V
f = 60Hz ; f = 60Hz ; VV
Cmin Cmin
= 100V ; = 100V ; ηηηηηηηη= 0,7 ; = 0,7 ; PP
outout
= 70W = 70W
P
P
W
in
out
===
η
70
07
100
,
C
P
fV V
in
pk C
=
− ()
min
22
VV V
pk AC
==⋅=2 2 99 140
min
a)a)
b)b)
V V
pk
135 =
∆VV V V
pk C
=− =−=
min
135 100 35
CF=
⋅−
≅
100
60 135 100
203
22
()
µ
F C C
µ
406
2 1
= =

23. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
c)c)
d)d)
()
()
t
arc V V
f
arc
ms
c
Cpk
==
⋅⋅
=
coscos
,
min
2
100135
260
1954
ππ
I
CV
t
A
p
c
==
⋅⋅
⋅
=
−
−
∆203 10 35
1954 10
364
6
3
,
,
e)e)
2 2 1954 10 60 0,2345
3
tf
c
=⋅ ⋅ ⋅ =
−
,
A ft ft I I
c c p ef C
54,1 2345 ,0 2345 ,0 64,3 ) 2( 2
2 2
1
= − ⋅ = − =
f)f)
A1
100
100
V
P
I
min C
in
ef2
= ≅ =
A I I I
ef C ef C
ef
84,1 54,1 1
2 2 2
1
2
2
= + = + =
g)g)
h)h)
II
t
T
A
Def p
c
==⋅
⋅
⋅
=
−
−
364
1954 10
16 666 10
125
3
3
,
,
,
,

24. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
i)i)
j)j)
k)k)
I
P
V
A
Dmed
in
C
==
⋅
=
2
100
2 100
05
min
,
VV V V
Dpk AC max max max
== =⋅≅2 2 135 191
II A
Dp p
==364,
UFA !! UFA !!

25. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
Simula Simulaçãção Num o Numéérica rica
R
R
i
v
C
i
C
2
D
i
1
D
v
AC
3
D
4
D
C
vt sent
AC
() ( )=⋅299 377
C = 203 C = 203µµFF
R = 100 R = 100ΩΩ
140V 130V 120V 110V 100Vv
C
t
V
pk
V
Cmin
VV
pkpk
≅≅≅≅≅≅≅≅140V 140V
VV
Cmin Cmin
≅≅≅≅≅≅≅≅102V 102V
tt
cc
= 2,1ms = 2,1ms
II
pico pico
≅≅≅≅≅≅≅≅8,0A 8,0A
II
medmed
≅≅≅≅≅≅≅≅1,0A 1,0A

26. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
Corrente CorrenteCapacitor Capacitor+ Carga + Carga








10A
8A 6A 4A 2A 0A
-2Ai
t
Q∆
t
c
1,4A 1,3A 1,2A 1,1A 1,0A
i
R
t
Corrente de Carga Corrente de Carga
10A
8A 6A 4A 2A 0A
-2Ai
C
t
Corrente no Corrente noCapacitor Capacitor
10A
5A 0A
-5A
-10A
i
t
v
AC
Corrente de Entrada Corrente de Entrada

27. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
••••••••
VV
Cmin Cmin
, , VV
pkpk
, , tt
cc
, , ∆∆∆∆∆∆∆∆Q e Q e II
medmed
possuem praticamente os mesmos valores; possuem praticamente os mesmos valores;
p pico
I I2≅
••••••••
AnAnáálise Detalhada lise Detalhada
θθθ
1 2 3
π2
π
3π
2
V
pk
V
Cmín
i
C
α
β
γ
π
V
1
V
C
ωt
S
1
S
2
S
3
()
θ ⋅ =θsen V V
pk C
()
()
θ
θ
⋅ω=θ
d
dV
C i
C
C
()
θ ω=θcos CV i
pk C
() ()
2 R 2 C
i iθ = θ
()
2
pk
2 R
sen
R
V
iθ −= θ
2
pk
2 pk
sen
R
V
cos CVθ −=θ ⋅ ωRC tg
2
ω−=θ
()
RC tg
ω π θ
1
2
−
− =

28. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
AnAnáálise Detalhada lise Detalhada
θθθ
1 2 3
π2
π
3π
2
V
pk
V
Cmín
i
C
α
β
γ
π
V
1
V
C
ωt
S
1
S
2
S
3
()
π−θ =
1 pk min C
sen V V
()
pk
min C
1
V
V
sen=π−θ








+π=θ
−
pk
min C 1
1
V
V
sen
1
2
3
θ−
π
=α
2
2
π
−θ=β
π=
γ
+
β
+α
3 2 1
S S S+ =()
∫
θ⋅θ =
π
α−
π
d i S
C
2
2
1
()
α − ω=cos 1 CV S
pk 1
()
∫
⋅ =
−
θ
θ
θ θ
ο
d
R
V
S
C
2 1
2
() ( )
RC
pk C
e cos V V
ω
θ
−
β =θ






−
β ⋅ ⋅ ω
=
ω
θ−θ
−
RC
pk
2
2 1
e1
R
cos V RC
S
()
2
i
S
2 C
3
β
⋅θ
=R2
cos V
S
pk
3
β ⋅ ⋅β
=

29. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
AnAnáálise Detalhada lise Detalhada
θθθ
1 2 3
π2
π
3π
2
V
pk
V
Cmín
i
C
α
β
γ
π
V
1
V
C
ωt
S
1
S
2
S
3
3 2 1
S S S+ =
0.2
0.28
0.36
0.44
0.52
0.6
0.68
0.76
0.84
0.92
1
08
162432404856647280
RC
V
Cmin
p
/ V
ω
k

30. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
AnAnáálise Detalhada lise Detalhada
θθθ
1 2 3
π2
π
3π
2
V
pk
V
Cmín
i
C
α
β
γ
π
V
1
V
C
ωt
S
1
S
2
S
3
3 2 1
S S S+ =
0
10
20
30
40
50
60
70
0
0.40.81.21.6
2
2.42.83.23.6
4
I
Cef
R
V
pk
ωRC
.

31. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
Dobrador Dobradorde de Tensão Tensão(110 V) (110 V)
i
+
Conversor
v
C1
-
+
v
C2
-
1
C
2
D
v
AC
1
D
3
DD
42
C
+
v
C
-
+
_
i+
Conversor
v
C1
-
+
C2
-
1
C
2
D
v
AC
1
D
3
DD
42
C
+
v
C
-
v
+
_
π2π 0
V
C2
v
C1
tω
pk
V
C2
min
v
C2
V
C1
pk
V
C1
min
tω
V
Cpk
V
Cmin
C
v
v
AC
2
V V
V V
pk min
min
2C 2C
1C min C
+
+ =
min min
2C 1C
V V=
pk pk
2C 1C
V V=
3
V V2
V
pk
min
1C min C
1C
−
=
) (
2
1
2
1
2 1
min
C C
in
V Vf
P
C C
pk
−
= =

32. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
Dobrador Dobradorde de Tensão Tensão(110 V) (110 V)
)tf2(cos V V
c 1C 1C
pk min
π =
(
)
f2
V V cos arc
t
pk min
1C 1C
c
π
=
c
1C 1C 1
c
1 1
1p
t
) V V(C
t
V C
I
min pk
−
=
∆
=
ftI I
c1p 1 med
=
T
t
I dt I
T
1
I
c2
1p
t
0
2
1p
2
1ef
c
= =
∫
II
ef1ef1
= valor eficaz da corrente i = valor eficaz da corrente i
ft I I
c 1p 1ef
=
II
Cef1 Cef1
= valor eficaz da corrente (alternada) em um = valor eficaz da corrente (alternada) em umcapacitor capacitor
2
1 med
2
1ef C
I I I
ef1
− =
2
c c 1p C
)ft(ft I I
ef1
− =
2
ef2
2
1 Cief Cef
I I I+ =

33. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
Dobrador Dobradorde de Tensão Tensão(110 V) (110 V) --Projeto Projeto
VV
ACAC
= 117V ; = 117V ; VV
ACmin ACmin
= 99V ; = 99V ; VV
ACmax ACmax
= 135V = 135V
f = 60Hz ; f = 60Hz ; VV
Cmin Cmin
= 100V ; = 100V ; ηηηηηηηη= 0,7 ; = 0,7 ; PP
outout
= 70W = 70W
a)a)
V140 99 2 V
min pk
1C
= ⋅ =
V 135 V
min pk
1C
=
V33,88
3
135 200 2
3
V V2
V
pk
min
1C min C
1C
=
− ⋅
=
−
=
J 667,1
60
100
f
P
W
in
in
= = =
b)b)
F 160
33,88 135
667,1
) V V(f
P
C C
2 2 2
1C
2
1C
in
2 1
min pk
µ ≅
−
=
−
= =
F 80 Cµ ≅(
)
()
ms 275,2
60 2
135 33,88 cos arc
f2
V V cos arc
t
pk min
1C 1C
c
=
⋅π⋅
=
π
=
c)c)
d)d)
A28,3
10 275,2
)33,88 135( 10 160
t
) V V(C
I
3
6
c
1C 1C 1
1p
min pk
=
⋅
− ⋅
=
−
=
−
−

34. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
Dobrador Dobradorde de Tensão Tensão(110 V) (110 V) --Projeto Projeto e)e)
f)f)
g)g)
h)h)
1365 ,0 60 10 275,2 ft
3
c
= ⋅ ⋅ =
−
A 126,1 ) 1365 ,0( 1365 ,0 28,3 )ft(ft I I
2 2
c c 1p C
ef1
= − ⋅ = − =
A5,0
200
100
V
P
I
min C
in
ef2
= = =
A23,1 5,0 126,1 I I I
2 2 2
ef2
2
ef1C Cef
= + = + =
V 382 135 2 2 V22 V
max CA max Dp
≅ ⋅ ⋅= =

35. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
Resultados Experimentais Resultados Experimentais
100V/ 100V/divdive 500mA/ e 500mA/divdiv
Tensão Tensão e e Corrente Corrente de de Entrada EntradaTransitório Transitório de de Partida Partida
100V/ 100V/divdive 10 A/ e 10 A/divdiv
100V/ 100V/divdive 5 A/ e 5 A/divdiv--com resistor de 22 com resistor de 22 ΩΩΩΩΩΩΩΩem s em séérierie..

36. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
Prote Proteçãção de In o de In--rush rush
S
R
1
R
i i
v
C
i
C
-+
v
AC
C
Carga
I
V
R
p
pk
<
1
ττττττττ
= 25ms = 25ms
ττττττττ
11
= R= R
11
C = 10 C = 10⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅1000 1000⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅1010
--66
= 10ms = 10ms
ττττττττ= 3= 3ττττττττ
11
= 3R = 3R
11
CC
CR A..15 .5
1
≅ =
τ
0ms
10ms
20ms
30ms
40ms
50ms
60ms
100A
50A
0A
400V 200V
0V
v
C
i
C
R = 2 R = 2ΩΩΩΩΩΩΩΩ

37. Capítulo I –Estágio Retificador com Filtro
de Entrada
Circuito de disparo para um Triac Circuito de disparo para um Triac
R
1
N
T
+
C
-
AC
v
T
D
C
v

38. Capítulo II -FontesChaveadasdo Tipo
FLYBACK
S
D
R
L
+
-
Vin
Vce
C
+-
+
-
i
L
L
i
sV
out
+
-
+
-
1
P
R
+
-
Vin
P
i
C
V
N
CE
D
R
T
S
N
+-
T
Vout
D
i
C
i
1
1
+
-
+
-
BUCK-BOOST
FLYBACK Funções do Transformador: - isolamento entre a fonte e a carga
- acumulação de energia quando T está fechada
- adaptar a tensão necessária no secundário

39. Capítulo II -FontesChaveadasdo Tipo
FLYBACK
Conversor CC-CC do Tipo Buck-Boost
V
L
V
CE
i
D
i
s
( Vin+Vout )
( Vin )
T
T1 T2
To
( Vin )
( Ip )
i
L
( Vout )
S
D
R
L
+
-
Vin
Vce
C
+-
+
-
i
L
L
i
s
V
out
+
-
+
-
1
S
D
R
L
+
-
Vin
Vce
C
+-
+
-
i
L
L
isV
out
+
-
+
-
1
1
a
Etapa
2 a
Etapa
Etapas de Funcionamento e Formas de Onda Básicas para Condução Descontínua:

40. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Equacionamento
a) Corrente de Pico na entrada
dt
di
L V
L
=
T D
L
V
I
in
p
=

T
T
D
1
=
D
Lf
V
I
in
p.
=
D
Lf
V
I
max
in
p
.
max
=
V
L
V
CE
i
D
i
s
( Vin+Vout )
( Vin )
T
T1 T2
To
( Vin )
( Ip )
i
L
( Vout )
450 D
max
,=

41. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
b) Tensão de Carga
T2
TI
V IV P
1 p
in md1in 1
.
. .= =
L
2
out
2
2
1
2
in
1
R
V
P
TL2
TV
P= = =
..
.
L2
fR
TV
TL2
TVR
V
L
1 in
2
1
2
in L
out .
.
..
..
..
= =
L2
fR
DV
L2
fR
f
DV
V
L
in
L in
out .
.
..
.
.
.
.
= =

42. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
c) Indutor
fIL
2
1 P
P P
2
p
out
L in
... = = =
η
2 2
2 2
in out
Lf
DV
fL
2
1 P
.
.
...
max
=
η
f P
DV
2
1
L
out
2 2
in
.
. .
.
max
η
=

43. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Conversor CC-CC do Tipo Flyback
Etapas de Funcionamento e Formas de Onda Básicas para Condução Descontínua:
P
R
+
Vin
P
i
C
V
L
CED
S
V
+-
T
Vout
+ -
-
+
-
T
i
L
1
P
R
+
-
Vin
V
C
V
CE
D
S
L
+-
T
Vout
D
i
C
V
-
+
S
i
L
+
-
1
V
P
V
CE
i
P
( Vin )
( Vin )
Ip
Vout .
To
T1
T2
N
P
N
S
Vin .
N
S
N
P
( Vout )
V
S
( Vin+Vout ) .
N
P
N
S
( Vin )
i
T
=
i
Si
D
=
I .
N
P
N
S
P
T1
T1
ToTo
1
a
Etapa
2
a
Etapa

44. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Conversor CC-CC do Tipo Flyback
Flyback com Múltiplas Saídas
T
+
-
Vin
N
S1
D1
C1
L1
R
D2
P
S2
C2
L2
R
D3
S3
C3
L3
R
N
N
N
V
2
V
1
V
3

45. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Conversor CC-CC do Tipo Flyback
Características gerais: - baixo custo
- saídas múltiplas
- aceita grande variação da resistência de carga
- isolamento entre a entrada e a saída
- boa regulação cruzada
- dispensa indutor de filtragem
- permite uso de diodos lentos na saída (cond. desc.)
- resposta rápida
- fácil de ser estabilizada

46. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Equacionamento
a) Corrente de Pico no Primário
T1=DTT2
T
Ip
iL
VL
Vin
-Vo
t
t
dt
di
L V
L
=
T D
L
V
I
in
p
=
max in
out
p
D V
P 2
I
η
=

47. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Equacionamento
b) Tensão na Carga
Vin
Ip
T1
Ts
t
∫
= =
T1
0
s
1 p
1
p
s
T 2
T I
dt
T
t
I
T
I
md
1
1
s
1 in
md1in
T L
T V
I V P
2
2 2
1
= =
L
out
o
R
V
P P
2
1
= =η
s
L
in out
f L 2
R
D V V
η
=

48. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Equacionamento
c) Cálculo da Indutância
η
= =
∆
∆
= =out
s p L
P
f I L
t
w
dt
dw
P
2
2
1
s out
2
max
2
in
f P
D V

2
1
L
η
=
d) Razão Cíclica Crítica
()
in out
in out
crit
V V 1
V V
D
+
=
πpara DCM D ≤≤≤≤Dcrit

49. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Equacionamento
e) Esforços nos Semicondutores








−
+ = + = −=
max
max
in o in D ce
D
D
V V V V V
1
1
out
2
in
mdD
VL f
D V
I
22
=
3
1
2
3
in
T
0
1
p
Tef
D

L f
V
dt t
T
I

T
I=








=
∫

50. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
R
V
C
L C
V
o
+
-
R
V
C
L C
V
o
+
-
I
o
i
S
Equacionamento
f) Capacitor de Saída
dt
dV
C i
c
c
=
c s
max o
V f
D I
C
∆
=
s
c
SE
I
V
R
∆
<
2
2 2
2








− = − =
s
o s
s
o
s o s efC
T
T I
T 3
T
I I I I
ef

51. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK



A
A
e
w
δ 2
s w p
4
out
w e
f B J k k
10 P ,
A A
∆
=
11
Equacionamento
g) Transformador
Kp - fator de utilização do primário (0,5)
kw - fator de utilização da área do enrolamento (0,4 )
J - densidade de corrente ( 250 - 400A/cm
2
)
∆∆∆∆B - variação de fluxo eletromagnético (0,2-0,3T)

52. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Equacionamento
g) Transformador
e
o
A B
W
2
2
∆
∆µ
=δ
δδδδ- entreferro (metros)
µµµµ
o
-4ππππ10
-7
A
e
- área da secção transversal do núcleo (metros
2
)
∆∆∆∆W - energia (joule)
∆∆∆∆B - variação de fluxo eletromagnético (0,2-0,3T)
p
pI ,
B
N
π
δ∆
=
40
N
p
- número de espiras do primário
δδδδ- entreferro (centímetros)
∆∆∆∆B - variação de fluxo eletromagnético (Gauss=10
4
T)
(
)
()
nom
nom
in
F nout
p sn
D
D-1

V
V V
N N
+
=
N
s
- número de espiras do secundário
V
F
- queda de tensão no diodo

53. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Característica de Saída em CCM e DCM

I
D
f L 2
R
D
V
V
o s
L
in
out′
=
η
=
Condução Descontínua
Condução Contínua

D-1
D

V
V
in
out
=
0.2
0.4
0.6
0.8
1
01234
D=0.2
0.4
0.6
0.7
Vout
____
Vin
Io
´

54. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Procedimento de Projeto para o Buck-Boost em Cond. Desc.
2. Calcular a razão cíclica crítica e definir a nominal.
()
in out
in out
crit
V V 1
V V
D
+
=
πpara DCM Dnom≤Dcrit
3. Calcular a indutância.
s out
max in
f P
D V
L
η
=
2 2
2
1
πtempo de condução chave =D
nom
T
s
1. Especificar: V
in
, V
out
, P
out
, f
s
, ∆∆∆∆V
o
, ηηηη.

55. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Procedimento de Projeto para o Buck-Boost em Cond. Desc.
4. Calcular a corrente de pico máxima.
nom
s
in
p
D
L f
V
I=
5. Calcular a resistência de carga.
6. Calcular a capacitância.
out
out
o
P
V
R
2
=
c s
max o
V f
D I
C
∆
=

56. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Procedimento de Projeto para o Flyback em Cond. Desc.
2. Calcular o produto A
e
A
w
e definir o núcleo.
1. Especificar: V
in
, V
out
, P
out
, f
s
, ∆∆∆∆V
o
, ηηηη.
s w p
4
out
w e
f B J k k
10 P 1,1
A A
∆
=
3. Calcular a corrente de pico no primário.
4. Calcular a energia acumulada no transformador.
max in
out
p
D V
P 2
I
η
=
s
out
f
P
W
η
= ∆

57. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Procedimento de Projeto para o Flyback em Cond. Desc.
5. Calcular o entreferro.
e
2
o
A B
W 2
∆
∆µ
=δ
6. Calcular o número de espiras do primário e secundário (s).
p
pI 4,0
B
N
π
δ∆
=
(
)
()
nom
nom
in
F nout
p sn
D
D-1

V
V V
N N
+
=
7. Calcular a indutância magnetizante do primário e secundário.
s out
2
max
2
in
f P
D V

2
1
L
η
=

58. FontesChaveadasdo Tipo FLYBACK
Procedimento de Projeto para o Flyback em Cond. Desc.
8. Calcular a(s) corrente(s) de pico no(s) secundário(s).
n p ns
a I I=
9. Calcular a(s) resistência(s) de carga(s).
nout
2
nout
no
P
V
R=
10. Calcular a(s) capacitância(s).
nout s
nom nout
no
V f
D I
C
∆
=

59. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
i
T
L
+
-
E
in
C
V
Vo
T
i
D
+
-
i
L
V
C
i
C
R
L
i
R
V
R
+
-
+
-
+
-
V
in
D
D
T
1
D
L
R
C
D
N
P
N
S
N
V
P
V
S
2
D
V
1
L
V
out
V
F
+-
BUCK
FORWARD
N
P
- enrolamento primário
N
S
- enrolamento secundário
N
D
- enrolamento de desmagnetização

60. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Conversor CC-CC do Tipo Buck
i
T
L
+
-
E
in
T
D
i
L
C
R
L
+
-
T
L
+
-
E
in
D
i
L
C
R
L
+
-
V
CE
+-
V
D
V
CE
T
T1T2
(E )
L
in
i
L
i
T
i
D
i
T
(E )
in
(E )
in
V
D
V
C
0T1T
V
C
i
1
a
Etapa
2
a
Etapa

61. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Conversor CC-CC do Tipo Buck
a) Tensão Média na Carga
mdD out mdL
V V V= ⇒ =0
D V
T
T
V V
in
1
in out
= =
b) Corrente no Indutor e Cálculo da Indutância
()
L f
D D-1 V
i
s
in
L
= ∆
5,0 D i
max L
= → ∆
L f 4
V
i
s
in
max L
= ∆
max L s
in
i f 4
V
L
∆
=

62. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Conversor CC-CC do Tipo Buck
c) Corrente de Pico
()
L f 2
D D-1 V
R
V i
I I
s
in
L
out L
o p
+ =
∆
+ =
2
d) Tensão no Capacitor
()
t.f sen
i
i
L
C
π
∆
≅2
2
()
t f 2 cos
C 2 f
i
dt.i
C
V
s
s
L
C CA
π
π
∆
= =
2
1

C f
i V
s
L C
π
∆
=
∆
4 2

V f
i
C
c s
L
∆ π
∆
=
2
i R V
L SE RSE
∆ =

63. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Conversor CC-CC do Tipo Buck
e) Esforços nos Semicondutores
in CE
V V=
in D
V V−=
()
L f
D D V
R
V
I I
s
in
L
out
PD T
p
2
1−
+ = =

64. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Conversor CC-CC do Tipo Buck
Procedimento de Projeto p/ o Buck em Cond. Contínua:
2. Calcular a razão cíclica nominal.
1. Especificar: V
in
, V
out
, P
out
, f
s
, ∆∆∆∆V
o,
∆∆∆∆i
L
.

V
V
D
in
out
nom
=
3. Calcular a indutância.
max L s
in
i f 4
V
L
∆
=

65. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Conversor CC-CC do Tipo Buck
Procedimento de Projeto p/ o Buck em Cond. Contínua:
4. Definir o capacitor.

V f
i
C
c s
L
∆ π
∆
=
2

i
V
R
L
SE
∆
∆
=

66. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Conversor CC-CC do Tipo Forward
+
-
V
in
D
D
T
1
D
L
R
C
D
N
P
N
S
N
V
P
V
S
2
D
i
1
L
V
out
L
i
T
V
D
V
CE
T
T1
T2
i
T
i
T
i
L
(V )
in
T
D
i
M
(I )
M
I
M+
V
in
V
in+
.
N
P
N
D
1
a
Etapa
2
a
Etapa
+
-
V
in
D
D
T
1
D
L
R
C
D
N
P
N
S
N
2
D
i
L
L
i
T
i
M
V
CE
+
-

67. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Conversor CC-CC do Tipo Forward
a) Tensão Média na Carga
mdD out mdL
V V V= ⇒ =0
D
N
N
V
T
T

N
N
V V
p
s
in
1
p
s
in out
= =
b) Corrente no Indutor e Cálculo da Indutância
()()
L f
D D-1 a V
i
s
in
L
= ∆
5,0 D i
max L
= → ∆
L f 4
a V
i
s
in
max L
= ∆
a i f 4
V
L
max L s
in
∆
=
s
p
N
N
a=

68. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Conversor CC-CC do Tipo Forward
c) Corrente de Pico no Secundário e Primário
2
L
o Si
I I
p
∆
+ =
d) Cálculo da Capacitância

V f
i
C
c s
L
∆ π
∆
=
2
i R V
L SE RSE
∆ =





∆
+ =
2
1
L
o Pi
I
a
I
p

69. A
A
e
w
δ 2
η ∆
=
f B J k k
10 P 2
A A
s w p
4
out
w e
e) Transformador
K
p
- fator de utilização do primário (0,5)
k
w
- fator de utilização da área do enrolamento (0,4 )
J - densidade de corrente ( 250 - 400A/cm
2
)
∆∆∆∆B - variação de fluxo eletromagnético (0,2-0,3T)
FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Conversor CC-CC do Tipo Forward

70. e) Transformador
s e
in
p
f B A
V
N
∆
=
2
N
p
- número de espiras do primário
A
e
– área efetiva da perna central do núcleo (metros)
∆∆∆∆B - variação de fluxo eletromagnético (Tesla)
(
)

D V
D V V
1,1 N N
nom in
nom F nout
p sn
+
=
N
s
- número de espiras do secundário
V
F
- queda de tensão no diodo
FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Conversor CC-CC do Tipo Forward

71. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Procedimento de Projeto p/ o Forward em Cond. Contínua:
2. Definir a razão cíclica nominal, lembrando que D
máx
=0,5.
1. Especificar: V
in
, V
out
, P
out
, f
s
, ∆∆∆∆V
o,
∆∆∆∆i
L
, ηηηη.
3. Calcular a(s) corrente(s) de carga, a(s) corrente(s) de pico no(s) secundário(s) e
a(s) resistência(s) de carga.
n
n
out
o
o
V
P
I=
Conversor CC-CC do Tipo Forward
2
n
n
p
o
no sI
I I
∆
+ =
n
n
n
out
out
o
I
V
R=

72. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Procedimento de Projeto p/ o Forward em Cond. Contínua:
Conversor CC-CC do Tipo Forward
4. Calcular a(s) capacitância(s).

V f
i
C
c s
L
∆ π
∆
=
2

i
V
R
L
SE
∆
∆
=
5. Calcular o produto A
e
A
w
e definir o núcleo do transformador.
η ∆
=
f B J k k
10 P
A A
s w p
4
out
w e
2

73. FontesChaveadasdo Tipo FORWARD
Conversor CC-CC do Tipo Forward
6. Calcular o número de espiras do primário e secundário(s).
s e
in
p
f B A
V
N
∆
=
2
(
)

D V
D V V
1,1 N N
nom in
nom F nout
p sn
+
=
7. Calcular as relações de transformação.
n
s
p
n
N
N
a=
8. Calcular a(s) indutância(s).
n max L s
in
n
a i f 4
V
L
∆
=

74. Conversores HalfBridge, Bridgee Push-Pull
T
R
+
-
V
i
CE2
2
D
V
P
C
i
L
L
R
1
T
R2
1
D
+
-
+
-
T
R1
N
P
V
S
N
S
N
S
3
D
4
D
V
a
L
V
out
Vin/2
Vin/2
6
D
5
D
C
L
L
R
R
T
1
D
in
V
1
R
T
3
R
T
2
R
T
4
3
D
2
D
4
D
C
4
D
3
D
C
L
L
R
in
V
R
T
1
R
T
2
1
D
2
D
S
N
S
N
P
N
L
i 1
V
Half Bridge
(Meia Ponte)
Full Bridge
(Ponte Completa)
Push Pull

75. Conversor Half Bridge (Meia Ponte)
T
R
Vin/2
i
1
1
D
+
-
3
D
4
D
L
Vin
+
-
+
-
+
-
C
i
L
L
R
N
P
3
D
4
D
L
+
-
2
D
C
i
L
L
R
T
R2
Vin/2
3
D
4
D
L
+
-
+
-
+
-

V
P
T
T1
2T
L
i
T
V
out
i
V
CE
V
C
i
in
T
R
1
T
R
2
V
N
S
N
P
.
V
a
Vin/2
i
L
T
R1
Vin
Vin/2
1
a
Etapa
2
a
Etapa
3
a
Etapa
Conversor HalfBridge, Bridgee Push-Pull
T
T
D
1
= T= período da tensão de entrada do filtro de saída
T
S
= 2T= período de funcionamento do conversor

76. Conversor Half Bridge (Meia Ponte)
Conversor HalfBridge, Bridgee Push-Pull
D
N
N

2
V
V
P
S in
out
=
in CE
V V
máx
=
in
out
TR
V
.
T
T
.
P
i
1
1
η
=
C
Capacitor série: impede a circulação de corrente contínua no trafo
V
C
T
S
T
S
T
S
42
N
S
N
P
I
0
.
0
i
C
L
N
N
f
C
S
P
s
2
2 2
4








π
≥C S S
P
V f
I

N
N
C
∆
× ≥
2
0
ηout 1
TR in
P
T
T
i
2
E
P= =.

77. Conversor Full Bridge (Ponte Completa)
6
D
5
D
C
L
L
R
R
T
1
D
in
V
1
R
T
3
R
T
2
R
T
4
3
D
2
D
4
D
C
Conversor HalfBridge, Bridgee Push-Pull
in CE
V V
máx
=

78. Conversor Push-Pull
4
D
3
D
C
L
L
R
in
V
R
T
1
R
T
2
1
D
2
D
S
N
S
N
P
N
L
i 1
V
V
1
T
T1
T3
T
R
(2V )
in
V
CE1
(V )
in
2
T
R
1
Conversor HalfBridge, Bridgee Push-Pull
in CE
V V
máx
2=

79. Conversor HalfBridge, Bridgee Push-Pull
Transformador
B f J k k
10 P .
A A
s p w
3
out
w e
∆
=
51
onde: k
w
=0.4 e k
p
=0.41
para as mesmas condições, o transformador é menor que o do conversor Forward.
s e
in
p
f B A
V
N
∆
=
2
(
)

D V
D V V
1,1 N N
nom in
nom F nout
p sn
+
=
n
s
p
n
N
N
a=
n max L s
in
n
a i f 4
V
L
∆
=
Filtro de Saída

V f
i
C
c s
L
n
∆ π
∆
=
2

i
V
R
L
SE
n
∆
∆
=

80. Aspectos de Comutação
MOSFET
Tempos de comutação curtos,
Alta impedância de entrada entre GS (potência de comando baixa),
Fácil de ser associado em paralelo (coef. de temperatura positivo).
Características em Condução:
R
DSon
,
I
D
e I
DM
,
V
GS
,
V
GS(th)
,
V
DS(on)
=R
DSon
x I
D
.
I
D
i
D
DS
V
+
-
G
S
GS
V
D
+
-

81. Características Estáticas
MOSFET
A = Região de resistência constante
B = Região de corrente constante

82. Características Estáticas
MOSFET
Parâmetros importantes
a) R
Dson
– O MOSFET “saturado” comporta-se como uma resistência;
b) I
D
– máxima corrente contínua que o componente pode conduzir;
c) I
DM
– máxima corrente pulsada de dreno que o MOSFET pode conduzir;
d) V
GS
– máxima tensão entre gate e source que pode ser aplicada (positiva ou
negativa);
e) V
GS(th)
– a tensão degatesuficiente para iniciar a condução (≈≈≈≈4,0 V);
f) V
DC(on)
= R
DS(on)
.I
D
– tensão dreno-sourcecom o MOSFET conduzindo;
g) O MOSFET bloqueado é caracterizado pela tensão de avalanche entre drenoe
source–V
(BR)DS

83. Aspectos de Comutação
MOSFET
Características Dinâmicas:
C
iss
=C
gd
+C
gs
(carregado e descarregado pelo circ. gatilho),
C
oss
=C
gd
+C
ds
(capacitância de saída),
C
rss
=C
gd
(capacitância de transferência).
gd
Cgs
C
ds
C
G
D
S

84. Aspectos de Comutação
MOSFET
Comutação com Carga Indutiva:
50
S
G
DD
R
V
D I
RL
D
tt
d(on) d(on)
= 30 ns = 30 ns
tt
rr(on) (on)
= 50 ns = 50 ns
tt
d(off) d(off)
= 10 ns = 10 ns
tt
ff
= 50 ns = 50 ns

85. Perdas em um MOSFET
com cond
P P P+ =
2
efd on ds
2
ond on ds
2
ond on ds
on
condi r D i r i r
T
t
P
)( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (
. . . . .= = =
) ( ) (
. ). .(
off ds ond f r com
V it t
2
f
P+ =
on f
t t≅
off r
t t≅

86. Perdas na Comutação
V
CE
i
out
+
-
V
C
E
!
L
+
P
N
E
L
D
+
-
E V
-
!
L
TT
S
N
out
V
= E ( )
a) Conversor Flyback
( ) V
CE
i
C
I
p
Entrada em condução

87. Perdas na Comutação
Conversor Flyback - Bloqueio ( I )
V
E
t
+
I
-
1
i
C
E
EE
I i
C
CE
V
CE
+
-
+
-
(a)(b)
i
C
t
2
t
f
t
rv
t
fI
(c)
( E )
t
1
(0 < t < )t
1
( < t < ) t
2
i
C
= I
≤0< E´ V
CE
V
CE
= E´
≤ I< i
C
0
L
llll
= 0
f S
tEI
2
1
E
1
..
´
=
fI rv f
t t t+ =
f E
1
P
1
S
. =
ftEI50 P
f 1
....,
´
=

88. Perdas na Comutação
Conversor Flyback - Bloqueio
L
l l l l
≠≠≠≠0
+
-
E
V
CE
L
!
+
-
V
L

89. Aspectos de Comutação
Snubber RCD
Comutação com carga indutiva e com Snubber.
E
L
S
C
Q5
!
I
R
S
CS
D
S
I
C
I
∫
=
fI
t
0
CS
S
dtt i
C
1
t
off
v)( )(
fI
S
t
tI
t
C
i
.
)(=
S
fI
C2
tI
off
V
.
=








− =
fI
t
t
1I t
C
i)(
C24
ftI
1
P2
fI
2
..
=
2
CEmáx S
2
VC
2
1
I
l
L
2
1
. .=
I
C
L
V
S
l
CEmáx
. =

90. Snubber RCD
off
fi P
s
V2
t I
C=
s
on
s
C 3
t
R
min
≤
t
fi
– tempo de decrescimento da corrente (fabricante),
t
rv
– tempo de crescimento da tensão (fabricante),
V
off
– arbitrado,
ton
min
– tempo mínimo de condução da chave.
Aspectos de Comutação
Flyback (Cond. Desc.):
p
Cs
in
s
I
V
R≥
fEC
2
1
P
2
S R
.. =

91. Snubber RCD
Aspectos de Comutação
Forward (Cond. Contínua):
EI
2
1
E
2
S
. =
ftEI
2
1
P
r 2
... =
()
f r in
t tfIV50 P+ =.. .,
()
1n
rv fi P
s
V
t t I
C
+
=
s
on
s
C 3
t
R
min
≤
p
Cs
in
s
I
V
R≥
fVC
2
1
P
2
in
... =

92. Perdas em um Diodo
Perdas de Condução:
com cond
P P P+ =
Fmd F
2
ef condiV ir P. .+ =
ftiV P
on FF cond
... =
Perdas de Comutação:
b RM RM com
ti V
2
1
E.. =
ft i V50 P
b RM RM com
... ,=

93. Perdas em um Diodo
Efeito da Recuperação Reversa do Diodo no Transistor
(E)
CE
V
RM
I
tta rI
T
i
EIt50 W
RM a
...,= ∆
fEIt50 P
RM a
....,=
3
t2
t
rr
a
.
=
3
fEIt
P
RM rr
...
=

94. Cálculo Térmico
R
a
Da
T DT CT
R
CD
jT
R
jC
TT
jj
––temperatura da jun temperatura da junçãção (o (°°C)C)
TT
CC
––temperatura do encapsulamento ( temperatura do encapsulamento (°°C)C)
TT
DD
––temperatura do dissipador ( temperatura do dissipador (°°C)C)
RR
jcjc
––resist resistêência t ncia téérmica jun rmica junçãçãoo--ccáápsula ( psula (°°C/W) C/W)
RR
CDCD
––resist resistêência t ncia téérmica de contato entre o componente e o dissipador ( rmica de contato entre o componente e o dissipador (°°C/W) = C/W) =
0,2 0,2 °°C/W. C/W.
RR
DaDa
––resist resistêência t ncia téérmica dissipador ambiente rmica dissipador ambiente
TT
aa
––temperatura ambiente ( temperatura ambiente (°°C)C)
) .(
da cd jc a j
R R RP T T+ + = −
CD jc
a j
Da
R R
P
T T
R− −
−
=

95. Circuitos de Comando de MOSFETs
Princípio Básico
C
iss
= 700 pF
V
C
= 15 V
∆∆∆∆t = 40 ns
+
-
C
V
gR
iss
C
S
S
2
1
S
D
G
gI
t
V
. C I
iss g
∆
∆
=
A,
x
. x
I
g
260
10 40
15 10 700
9
12
= =
−
−
iss g r f
C.R, t t22= =
12
9
10 700 22
10 40
22
−
−
= =
x .,
x
C.,
t
R
iss
f
g
Ω ≅25
g
R

96. Circuitos de Comando de MOSFETs
Circuitos de Comando não-isolado
gR
T
1
D
2
R
3
R
T
2
+V
C
G
S
D
D = 1N914 R
2
= 4,8 kΩR
g
= 50 Ω
T
2
= MPS 2907 R
3
= 10 kΩ
1
R
gR
2
R
+V
T
2
T
3
C
T
1
T
p

97. Circuitos de Comando de MOSFETs
Circuito de Comando Isolado
1
R =100
R
T
V
S
2
D
1
D
V
P
S
D
G
+V
C

98. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
A questão do isolamento
V
SAÍDA Rede
2
RETIFICADOR
T
CONVERSOR
1
T
3
T
CIRCUITOS
DE
COMANDO
FONTE
AUXILIAR
FILTRO DE ENTRADA
E
RETIFICADORES
FILTRO DE SAÍDA
E
Massa de alta tensão (chaves) e massa de baixa tensão (saída, comando, fonte
auxiliar).
Isolamento: T1 (transformado principal), T2 (transformador p/ comando), T3
(transformador da fonte auxiliar).

99. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
A questão do isolamento
V
SAÍDA Rede
RETIFICADOR
CONVERSOR
1
T
CIRCUITOS
DE
COMANDO
FONTE
AUXILIAR
FILTRO DE ENTRADA
E
RETIFICADOR
FILTRO DE SAÍDA
E
ISOLAMENTO
ÓTICO
CIRCUITO
DE
CONTROLE
Massa de alta tensão (chaves, comando, fonte auxiliar) e massa de baixa tensão
(saída, controle).
Isolamento: T1 (transformado principal) e isolador ótico.

100. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
Fonte Auxiliar
Rede
Carga
+
-
Fonte Convencional com Isolamento

101. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
Fonte Auxiliar
3
C
+
Circuito
M
3
D
de
Comando
1
C
-
Carga
Rede
Z
1
R
1
T
1
D
2
D
2
CN
S
Conversor Flyback com Fonte Auxiliar sem Isolamento

102. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
Circuitos Integrados PWM Dedicados
+
-
A
+
-
V
Q T
1
Comparador
S
2
S
OSC.
V
C
F/F
Q
V
erro
V
Ref
V
Real
Conversores CC-CC: UC3524

103. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
Circuitos Integrados PWM Dedicados
V
erro
C
Q
Q
S
S
1
2
T
T
1
V
T
V

104. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
Circuitos Integrados PWM Dedicados
1
S
FF
OSC
T
C
- +
C
+
-
V
1
C
L
+
-
COMP
T
R
7
10
54921
15
16 12
11
13 14
3
6 8
2
S
6R
5R
RC
DL
R
PT
in
3
R
1
R
2R
4RA1
A2
+
-
ShR
UC3524

105. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
Controlador de tensão
V
in
V
Ref
Z
1
Z
2
+
-
A
1
1
2
9
V
out
()
REF in out
V V
Z
Z
V− =.
1
2

106. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
Soft-Start (Partida Progressiva)

Quando se energiza a fonte chaveada a razão cíclica deve progredir
lentamente, evitando a destruição do interruptor, saturação do
transformador e overshoot de saída.
-
C
COMP
+
1
Z
+
-
2
Z
1
2
+V
R
1
D
1
D
2
Vout
VRef
V9
OSC.
A
+
-
1
9

107. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
Circuitos para Limitação de Corrente

Curto-circuito na carga: desativar a fonte e reativar após o
desligamento e religamento do equipamento.
T
UC3524
R
T
h
1
6
C
R1
9
10
R
5
R
4
T
2
R
3
R
2
R
1
T
P
I
E
+10V+5V
N

108. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
Utilização de Isolador Ótico
470 k
R
1
4N26 V
1
R
2
V
9
V
2
R
g
1
2
4
5
8
6
7
1413
15
16
9
UC3524
+12V
I
1
I
2
0,6 V
4 V
2 2 2 9
.IR V V− =
1
1
1
1
R
V
I
−
= 1 2
I I
β
=
()
1 . .
1
1
2
2 1 2 2 9
− − = − =V
R
R
V I R V V
β β
β β. .
1
2
1
1
2
2 9
R
R
V
R
R
V V+ − =
β
.
1
2
1
9
R
R
V
V
G−=
∂
∂
=
Se R
2
= R
1
⇒⇒⇒⇒
β
=G

109. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
Utilização de Isolador Ótico

110. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
Utilização de Isolador Ótico
1
C
- +
A
1
D
1
R
2
R
L
R
out V
4
R
3
C
5
R
3
R
6
R
2
C
1
Z
Ref
V
P
N
+VCC

111. Circuitos Auxiliares das FontesChaveadas
Proteção contra Sobretensão na Saída
C R
V
Z
out
C
SCR
+
A
A
R
G
-
V
Z
V
GK
+
-
+
-
Sobretensão: a fonte é colocada em curto e o circuito de proteção contra sobre-
corrente é acionado e desativa a fonte.
Isolação da tensão de saída quando o comando do transistor não é
isolado: Isolador ótico (após o controlador de tensão) ou sensor hall
de tensão.

112. Resposta Transitória e Estabilidade
Estrutura Simplificada de uma Fonte Chaveada
Supõe-se que L seja suficientemente grande para que não ocorra
variação significativa em I
L
, quando do fechamento de S
2
1
.D = V
V
I
L
1
R
in
C
2
R
2
S
L
C
V
V
out
V
I
1
R
C
2
R
2
S
L
C
V
out
I
C

113. Resposta Transitória e Estabilidade
Antes do transitório
2 1
2 1
R R
R.R
R
+
=
L CI.R V
1 0
=
Após o transitório
L CfI.R V=
Transitório
(
)
[
]
RC/t RC/t
L C
e R eRI V
− −
− + =1
1

114. Resposta Transitória e Estabilidade
Corrente no Capacitor durante o transitório
RC/t C
C
e.
R
V
i
−
−=
2
0
RC/t
L C
e.I.
R
R
i
−
−=
2
1
Sem RSE

115. Resposta Transitória e Estabilidade
Com RSE
I
1
R
C
2
R
2
S
RSE
RSE C out
V V V+ =
RC/t
L C RSE
e.I.
R
R
. RSE i. RSE V
−
−= =
2
1
()
[]
RC/t
L
RC/t
L out
e.I.
R
R
. RSE e.R R RI V
− −
− − + =
2
1
1

116. Resposta Transitória e Estabilidade
I
1
R
C
2
R
2
S
RSE
H(s)
2
+V
REF
1 – A amplitude do desvio de tensão depende somente da RSE do capacitor.
2 – A natureza da resposta (tipo de amortecimento e tempo de recuperação)
dependem somente do tipo de controlador empregado.

117. Resposta Transitória e Estabilidade
Equação Característica e função de transferência
H(s)G(s)
O(s) I(s)+
-
(s) ε
)().( )(s sG sO
ε
=
)(
)().( 1
)(
)(
)(
sF
sHsG
sG
sI
sO
=
+
=

118. Resposta Transitória e Estabilidade
Critérios de Estabilidade
H(s)G(s)
O(s) I(s)+
-
(s) ε
0)().( 1= +sHsG
Instabilidade
1 )().(−=sHsG
()
[
]
0 20= =)(H). (G log. )(H). (G
dB
ω ω ω ω
o
180 −=Φ

119. Resposta Transitória e Estabilidade
Critérios de Estabilidade
Margem de fase entre 45
o
e 90
o

120. Resposta Transitória e Estabilidade
Critérios de Estabilidade
Margem de fase entre 45
o
e 90
o

121. Resposta Transitória e Estabilidade
Para erro estático pequeno - Ganhos elevados em baixa
freqüência
Pólo na origem
Freqüência de cruzamento por zero o mais alta possível
4
s
c
f
f≅

122. Resposta Transitória e Estabilidade
Representação fonte tipo Forward
P
V
ST
L
N
L
R
C
S
N
V
2
V
out
V
in
T
1
T
V
C
V
S
( )
D
N
N
V D V V
P
S
in ST md
. .
2
= =S
C
V
V
T
T
D= =
1
S
C
P
S
in md
V
V
N
N
V V. .
2
=
P
S
S
in
C
md
N
N
V
V
V
V
.
2
=

123. Resposta Transitória e Estabilidade
Representação fonte tipo Forward
P
V
ST
L
N
L
R
C
S
N
V
2
V
out
V
in
1
1
)(
)(
2
2
+
=
LCs s V
s V
md
out








+
=
1
1
)(
)(
2
0
2
2
w
s s V
s V
md
out
1
1
)(
)(
2
0
2
+








=
w
jw
s V
s V
md
out
4
0
) /(1 log 20 )(ww dB wG+ −=

124. Resposta Transitória e Estabilidade
Representação fonte tipo Forward
P
V
ST
L
N
L
R
C
S
N
V
2
V
out
V
in
)(
)(
)(
)(
.
)(
)(
2
2
s V
s V
s V
s V
s V
s V
C
out
C
md
md
out
=
)1 /(
1
. .
)(
)(
2
0
2
+
=
w s N
N
V
V
s V
s V
P
S
S
in
C
out
Com RSE:
) / 1(
) .. 1(
)(
)(
2
0
2
2
w s
RSE Cs
s V
s V
md
out
+
+
=
) / 1(
) / 1(
)(
)(
2
0
2
2
w s
ws
s V
s V
Z
md
out
+
+
=
) / 1(
) / 1(
. .
)(
)(
2
0
2
w s
ws
N
N
V
V
s V
s V
Z
P
S
S
in
C
out
+
+
=

125. Resposta Transitória e Estabilidade
Representação fonte tipo Forward
P
V
ST
L
N
L
R
C
S
N
V
2
V
out
V
in
2 pólos
-40 dB/dec
-20 dB/dec
zero
dB
0
f
p
f
zf

126. Resposta Transitória e Estabilidade
Representação fonte tipo Flyback
2
R
C
V
out
V
in
I1
I
2md
I2
2
2 2 2
.
md md
IR P=
T
TI
V IV P
p
in md in md2
.
. .
1
1 1
= =TL
TV
P
in
md
.2
.
2
1
2
1
=
md md
P P
1 2
=
TL
TV
IR
in
md
.2
.
2
1
2
2
2
=
2
2
1
2
2
2
2
1
2
2
2
2
.
..2
.
.2T
T
fRL
V
T
T
T
RL
V
I
in in
md
= =
D
fRL
V
I
in
md
.
..2
2
2
=

127. Resposta Transitória e Estabilidade
Representação fonte tipo Flyback
2
R
C
V
out
IR
I
C
I
2md
2
2
R
V
dt
dV
C I
out out
md
+ =
CR
V
dt
dV
D
fRL C
V
out out in
.
.
..2
2 2
+ =
S
C
V
V
D=
CRfL
V
A
in
...2
2
=
S
C out out
V
V
A
CR
V
dt
dV
.
2
= +
)(.
)(
)( .
2
s V
V
A
CR
s V
s VS
C
S
out
out
= +
[]
)(.
.
1 .)(
2
2
s V
V
CRA
CRss V
C
S
out
= +

128. Resposta Transitória e Estabilidade
Representação fonte tipo Flyback
2
R
C
V
out
IR
I
C
I
2md
[]
)(.
.
1 .)(
2
2
s V
V
CRA
CRss V
C
S
out
= +
) . 1(
1
.
.
)(
)(
2
2
CRs V
CRA
s V
s V
S C
out
+
=
) . 1(
1
.
...2
.
)(
2 2
2
CRs CfRL
CRV
sG
in
+
=
Sistema de 1
a
ordem
Ganho depende da Resistência de carga
) . 1(
1
.
.2
)(
2
2
CRs
R
fL
V
sG
in
+
=

129. Resposta Transitória e Estabilidade
Representação fonte tipo Flyback
Com RSE:
) . 1(
). . 1(
.
.2
)(
2
2
CRs
C RSE s
R
fL
V
sG
in
+
+
=
pólo
-20 dB/dec
zero
G (jw)dB
0 dB
f
p
f
zf

130. Resposta Transitória e Estabilidade
Circuitos de Compensação
-
V
i
R
f
C
f
R
+
A
0
ref
V
R
ref
V
C
Compensador de 1 pólo
i
f C
Z
Z
V
V
=
0
i i
R Z=
sC R
sC R
Z
f f
f f
f
. /1
. /
+
=
).. 1(
1
.
). /1 (. )(
)(
0f f i
f
i f f f
f C
RCs R
R
RsC RsC
R
sV
s V
+
=
+
=
-20 dB/dec
+90°
-90°
0
+20
-20
0
-40
0,1f f 10f 100f
pppp
dB
f i
f i
ref
R R
RR
R
+
=
.

131. Resposta Transitória e Estabilidade
Circuitos de Compensação
Compensador de 2 pólos
-
V
fz
R
f
C
iz
R
+
A
0
ref
V
R
ref
V
C
R
ip
i
C
f
fz f
Cs
R Z
.
1
+ =
ip
i
iz
i
iz
i
iz
i iz
ip i
R
Cs
R
Cs
R
Cs
R
Cs R
R Z+
+
=
+
+ =
)
.
1
(
1
.
.
.
1
./
















+
+ +
+ +
=
ip iz
iz ip
i iz ip f
fz f i iz C
R R
R.R
.sC ). R R.(s.C
)s.R.C )(s.C.R (
)s(V
)s(V
1
1 1
0
f
z1
= f
z2
iz i fz f
R.C R.C=
80
60
40
20
0
-20
1101001k10k 100kf
2
f
1
f
p2
f
z1
= f
z2
(dB)

132. Resposta Transitória e Estabilidade
Método prático p/ cálculo do compensador para conversor Forward
1
o
)TraçarodiagramaG(s)emdB.
2
o
) Escolher a topologia do controlador. Recomenda-se o controlador de 2
pólos estudado neste capítulo.
3
o
) Definir a freqüência f
c
, na qual a curva da função G(s).H(s) passa por 0
dB. Recomenda-se sendo f
s
a freqüência de chaveamento .
4
o
) Determinar o ganho de H(s) para f = f
c
.
5
o
) Situar os dois zeros de H(s) na freqüência f
0
do filtro.
6
o
) Situar o 1
o
pólo de H(s) na origem (0 Hz). Assim f
p1
= 0 Hz.
7
o
) Situar o 2
o
pólo de H(s), destinado a compensar o zero da RSE, numa
freqüência igual a 5 vezes a freqüência de ressonância do filtro.
8
o
)Calcular H
1
e H
2
empregando o procedimento descrito a seguir
9
o
) Calcular os valores dos resistores e capacitores do circuito de
compensação
4
s
c
f
f≤

133. Resposta Transitória e Estabilidade
Método prático p/ cálculo do compensador para conversor Forward
30
20
10
0
-10
-20
10 f
0
G(s)
-30
dB
-40 dB/dec
-20 dB/dec+20 dB/dec
+1
-1
-1
A
(H )
2
H
2
f
p2 f
c
f
0 0,1 f
c
f
p1
2
2
2
log 20 log 20A
f
f
A H
c
p
= + =
1
0
1
log 20 log 20A
f
f
A H
c
= − =

134. Resposta Transitória e Estabilidade
Exemplo de Projeto – Conversor Forward
V
out
= 12 V P
out
= 240 W f
s
= 40 kHz →T = 25 µsV
in
= 60 V
I = 2 A a 20 A R
1
= 6 Ωa 0,6 ΩC = 4000 µF D = 0,2 a 0,4 L = 60 µH
RSE = 25 mΩ= 1,0 V
S
= 5,0 V
P
S
N
N
a) Diagrama de G(s)
G
V
V
V
V
S
in
C
out
= =
dB, G621 12
5
60
= = =
Hz
C.L..
f325
2
1
0
= =
π
Hz
C. RSE..
f
z
1590
2
1
= =
π

135. Resposta Transitória e Estabilidade
Exemplo de Projeto – Conversor Forward
0
90
HdB_ f()
110
6
.
1f
1
10
100
1
10
3
1
10
4
1
10
5
1
10
6
80604020
0
10
0
-10
20
Ganho (dB)
100
-20 dB/dec
f (Hz)
325 1k= 10k
1590
-40 dB/dec
-20
21,5 dB
21,5 dB
(H )
2
f
c
f
p2
f
z1
= f
z2
= f
0
kHz
fs
f
c
10
4
= =
Para f = 10 kHz, o ganho de G(s)
é de –21 dB
f
z1
= f
z2
= f
0
= 325 Hz
f
p1
= 0 Hz
f
p2
= 5.f
0
= 1625 Hz
H
2
= 21,5 dB⇒⇒⇒⇒H
2
= 20log A
2
075 1
20
2
2
,
H
Alog= =
9,11
2
=A
0
2
2 1
log 20
f
f
H H
p
− =
H
1
= 21,5 –13,8 = 7,68dB= 20log A
1
20
6,7
log
1
=A
4,2
1
=A

136. Resposta Transitória e Estabilidade
Exemplo de Projeto – Conversor Forward
0
90
HdB_ f()
110
6
.
1f
1
10
100
1
10
3
1
10
4
1
10
5
1
10
6
80604020
0
10
0
-10
20
Ganho (dB)
100
-20 dB/dec
f (Hz)
325 1k= 10k
1590
-40 dB/dec
-20
21,5 dB
21,5 dB
(H )
2
f
c
f
p2
f
z1
= f
z2
= f
0
ip
fz
R
R
A=
2
= 2,4
iz i
z z
RC
f f
...2
1
2 1
π
= =
= 326 Hz
fz f
RC...2
1
π
= 326 Hz








+
=
ip fz
fz ip
i
p
R R
RR
C
f
.
...2
1
2
π
= 1600 Hz
k R
iz
47=
1
...2
1
z iz
i
f R
C
π
=
F C
i
µ
01,0=

137. Resposta Transitória e Estabilidade
Exemplo de Projeto – Conversor Forward
0
90
HdB_ f()
110
6
.
1f
1
10
100
1
10
3
1
10
4
1
10
5
1
10
6
80604020
0
10
0
-10
20
Ganho (dB)
100
-20 dB/dec
f (Hz)
325 1k= 10k
1590
-40 dB/dec
-20
21,5 dB
21,5 dB
(H )
2
f
c
f
p2
f
z1
= f
z2
= f
0
= 11,9
ip
fz
R
R
iz ip
fz
R R
R
+
= 2,4
Ω =k R
ip
87,11
C
i.R
iz
= C
f
.R
fz
fz
iz i
f
R
RC
C
.
=
nF C
f
33,3=

138. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Interferências por radiofreqüência podem ser transmitidas por radiação direta
ou por condução através dos terminais de entrada.
Interferências que a fonte produz nos terminais de entrada se propagam para
outros equipamentos, podendo provocar ruídos e mau funcionamento.
1
C
2
L
1
R
2
C
2
R
1
L
Rede
AC
Fonte
Chaveada
MEDIÇÃO DA INTERFERÊNCIA CONDUZIDA.
L
1
= L
2
= 500 µH
C
1
= C
2
= 0,1 µF
R
1
= R
2
= 150 Ω
LISN – Line Impedance Stabilization Network
Faixa de medição – 150 kHz a 30 MHz

139. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Causas da Interferência
Rede
+
V
-
C
+
-
E
Terra
Comutação do transistor
( )
E
2
T/2
ζ
V
C
( -E/2 )
()
ζπ
π
ζπ..f.n sen. n sen
..f.n
.
E
V
n












=
2
1
2
2
2 2
T
f
1
=

140. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Se:
f = 50 kHz
ζ= 500 ns
E = 150 V
n = 1 a 1000
dB
150 dB
-20 dB/dec
-40 dB/dec
0
110131001000
n = 3
f
3
= 150 kHz
V3 = 31,537 V
V
V ,
log
V
V
log V
dB
µ µ
1
537 31
20
1
20
3
3
= =
V/dB , V
dB
µ
57 150
3
=
Amplitudes das tensões parasitas dependem:
Da tensão E
Da freqüência de comutação da fonte
Dos tempos de comutação

141. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Propagação das tensões parasitas:
9,0 23 20 2,0 Cerâmica
4,2 96 93 0,2 Plástico
3,5 160 155 0,1 Mica
ε
R
C medido
(pF)
C calculado
(pF)
Espessura
(mm)
Isolante
Espessura
Área
C
R
..
0
εε
=
m pF/ 855,8
0
=
ε

142. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Correntes parasitas simétricas – tensões de modo comum
C
R
F
N
T

143. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Correntes parasitas assimétricas – tensões de modo diferencial
C
R
F
N
T

144. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Exemplo
C = 150 pF ∴∴∴∴
f
3
= 150 kHz (freqüência de harmônica)
V
3
= 31,537 V
150.10 150..2
10
..2
1
3
12
x fC
X
C
π π
= =
Ω = = =7073
15,0..2
10
10 15,0.15,0.10..2
10
2
3
6 3
12
π π
x
X
C
mA ,
,
X
V
i
C
464
7073
537 31
3
3
= = =
mV, mA ,. i.
R
V5 334 464
2
150
2
3 3
= = = ∆
dB,
V
mV,
log V
dB
5 170
1
5 334
20
3
≅ = ∆
µ

145. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Medidas para redução de rádio interferência
a) Redução da capacitância de acoplamento entre o encapsulamento e o dissipador
b) Isolamento do dissipador em relação à massa
C
x
= 80 pF para x = 1 mm
C
x
= 4 pF para x = 2 cm
Dissipador afastado de uma distância x em relação à massa
C = 150 pF
Capacitância entre dissipador e interruptor
Assim:
x
x
TC
C C
CC
C
+
=
.
Assim, para x = 2 cm
pF C
TC
9,3
4 150
4. 150
≅
+
=

146. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Medidas para redução de rádio interferência
b) Isolamento do dissipador em relação à massa
3 3
2V. C.f.. i
TC
π
=
A , ,. x,. x .. i
µ π
92 115 537 31 1093 10 150 2
12 3
3
= =
−
V A , . V
µ µ
8694 92 115
2
150
3
= =
dB , V
dB
78 78
3
= ∆
c) Placa condutora entre o interruptor e o dissipador
1C
2
C
Dissipador
Placa
F
N

147. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Medidas para redução de rádio interferência
d) Emprego do filtro de rede
d.1) para correntes simétricas
F T
N
X
C
R
2
L
3
L
a
b
Cx é baixa impedância para as correntes simétricas

148. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Medidas para redução de rádio interferência
d) Emprego do filtro de rede
d.1) para correntes simétricas
R
3
L
X
C
2
L
R
a
b
c
d
X
X
C
C
cd
C
j
R
C Rj
jX R
RXj
Z
ω
ω
−
−
=
−
−
=
2
/2
2
2
C
cd
XRj
R
Z
ω
2 1
2
+
=

149. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Medidas para redução de rádio interferência
d) Emprego do filtro de rede
d.1) para correntes assimétricas
1
C
y
R
1
L
R
Cy
C
F
N
T

150. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Medidas para redução de rádio interferência
d) Emprego do filtro de rede
4,7nF
µ
2
C
X
5mH
N
L
0,1 F
F
3
L
C
y
C
y4,7nF
5mH

151. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Influência da capacitância entre enrolamentos
C
T
F
N
Primário
Secundário
Grades condutoras

152. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Exemplo de cálculo do filtro de rede
V
CA
= 220 V (tensão da rede).
f = 60 Hz (freqüência de rede).
P = 150 W (potência de entrada da fonte).
E = 300 V (tensão mo estágio de corrente contínua, após o retificador de
entrada).
f
s
= 50 kHz (freqüência de chaveamento).
τ= 500 ns (tempo de subida da tensão de coletor do transistor).
C = 50 pF (capacitância entre o transistor e a carcaça).
V
RdB
= 54 dB/µV (nível da tensão máxima permitida nos resistores da rede
artificial, para 150 kHz).

153. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
1) Primeiro passo
f
3
=150 kHz V
3
= 15,8 dB
2) Segundo passo – verificação do nivel de interferência de modo comum sem o
filtro de rede.
Ω ≅ = =
−
k
x x CW
X
C
21
10 50.10 150..2
1 1
12 3
3
3
π
mA
k
V
X
V
i
C
C
752,0
21
8,15
3
3
3
=
Ω
= =
Queda de tensão nos resistores da rede artificial.
mV mA i
R
V
C R
4,56 .. 752,0.75
2
3
3
= Ω = =
V
mV,
log
V
V
log V
dB R
µ µ
1
456
20
1
20
3
3
= =
V/dB , log V
dB R
µ
95 754 20
3
= =
∆V
3dB
= 95 – 54 = 41 dB/µV

154. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
3) Terceiro passo – escolha dos capacitores Cy, de modo comum
Cy = 5 nF
4) Quarto passo – escolha do indutor Lo para filtrar correntes de modo comum
1
R = 4,5M 1/8W
F
D
2
L = 4,28 mH
yC
C = 5nF/250V
L
L = 4,28 mH
L = 6,25 mH
y
C = 0,1 F/250V x
µ
1
3
N
T
Ω =k X
C
21
3
Ω = = =
−
106
105.2.10 150..2
1
.2.
1
9 3
3
x x C W
X
y
C
y
π

155. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
4) Quarto passo – escolha do indutor Lo para filtrar correntes de modo comum
1
R = 4,5M 1/8W
F
D
2
L = 4,28 mH
yC
C = 5nF/250V
L
L = 4,28 mH
L = 6,25 mH
y
C = 0,1 F/250V x
µ
1
3
N
T
Para V
0dB
= 54 db/µV, obtém-se
V
V
µ
1
log 20 54
0
=
V
0
= 500 µV
mA
V
R
V
i0067 ,0
75
500
0
0
0
=
Ω
= =
µ
Como i
0
<< , a tensão V
0b
é dada por
V, ,. i. X V
C C ob
y
080 752 0 106
3
= = =

156. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
5) Quinto passo – Escolha de Cx
1
R = 4,5M 1/8W
F
D
2
L = 4,28 mH
yC
C = 5nF/250V
L
L = 4,28 mH
L = 6,25 mH
y
C = 0,1 F/250V x
µ
1
3
N
T
A
V
P
i68,0
220
150
= = =
I
Cx
= 0,001.i = 0,0068A
F
Vf
i
C
X
C
X
µ
π π
084,0
220.60..2
0068 ,0
...2
= = =
C
X
= 0,1 µF

157. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
6) Sexto passo – Escolha de L2 e L3
1
R = 4,5M 1/8W
F
D
2
L = 4,28 mH
yC
C = 5nF/250V
L
L = 4,28 mH
L = 6,25 mH
y
C = 0,1 F/250V x
µ
1
3
N
T
∆V
L
= 0,01%V = 220V∆V
L
= 2,2 V
ω(L
2
+ L
3
).i = ∆V
L
mH
i
V
L L
L
58,8
68,0.60..2
2,2
.
0
3 2
= =
∆
= +
π ω
mH
L L
L L28,4
2
3 2
3 2
=
+
= =

158. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
7) Sétimo passo – Escolha do resistor de descarga
1
R = 4,5M 1/8W
F
D
2
L = 4,28 mH
yC
C = 5nF/250V
L
L = 4,28 mH
L = 6,25 mH
y
C = 0,1 F/250V x
µ
1
3
N
T
X
D
C
t
R
.21,2
=
t = 1 s
Ω ≅ =M R
D
5,4
1,0.21,2
10
6

159. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Ensaios de Interferência conduzida numa fonte para telecomunicações
#IF BW 9. 0 kHz AVG BW 3 0 kHz SWP 1.4 0 sec
ATN
10dB
REF 85. 0 dB
V
LOG
10
dB/
START 15 0 kHz STOP 3 0 . 0 0 MHz
36. 0 7 dB
V
MKR 15.1 0 MHz
ACTV DET: PEAK
WA SB
SC FC
CORR
PASS LIMIT
A
MEAS DET: PEAK QP AVG

160. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Ensaios de Interferência conduzida numa fonte para telecomunicações
#IF BW 9. 0 kHz AVG BW 3 0 kHz SWP 1.4 0 sec
REF 85. 0 dB
V
START 15 0 kHz STOP 3 0. 00 MHz
29.98 dB
V
MKR 15.1 0 MHz
A
CTV DET: PEAK
PASS LIMIT
MEAS DET: PEAK QP AVG
ATN
10dB
LOG
10
dB/
WA SB
SC FC
CORR
A

161. Interferência Radioelétrica (RFI) nas Fontes
Chaveadas
Ensaios de Interferência conduzida numa fonte para telecomunicações