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Eletrônica de Potência Fevereiro/2006Prof. Ricardo Ribeiro 1 Apêndice – Fonte Chaveada Estudo do transformador Topologia do conversor CC/CC - Flyback O.

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1 Eletrônica de Potência Fevereiro/2006Prof. Ricardo Ribeiro 1 Apêndice – Fonte Chaveada Estudo do transformador Topologia do conversor CC/CC - Flyback O transformador T R 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. Descrição de funcionamento:

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

3 Eletrônica de Potência Fevereiro/2006Prof. Ricardo Ribeiro 3 Desse modo: Estudo do transformador: cálculo do núcleo Apêndice – Fonte Chaveada 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:

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

5 Eletrônica de Potência Fevereiro/2006Prof. Ricardo Ribeiro 5 onde é o rendimento da fonte ( = pior caso), P out é a potência de saída e P in é a potência de entrada. Consequentemente, Apêndice – Fonte Chaveada Estudo do transformador: cálculo do núcleo Desta forma, Seja D max = 0.45 (valor de projeto), então: Por outro lado,

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

7 Eletrônica de Potência Fevereiro/2006Prof. Ricardo Ribeiro 7 Apêndice – Fonte Chaveada Estudo do transformador: exemplo numérico Especificar o núcleo de uma fonte flyback em condução descontínua para: P out = 60W, f s = 67kHz, K p = 0.5, K w = 0.4, J = 200A/cm 2 e B = 0.16T Solução: A partir da tabela de núcleos EE, escolhe-se o núcleo E 42/15. Estudo do transformador: cálculo do entreferro A energia armazenada no indutor, no instante t on, é: onde V é o volume do entreferro.

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

9 Eletrônica de Potência Fevereiro/2006Prof. Ricardo Ribeiro 9 Apêndice – Fonte Chaveada Estudo do transformador: cálculo do entreferro Condições de contorno para potência de saída A densidade de fluxo de saturação para o ferrite é da ordem de 0.3T. O ciclo de trabalho, inferior a B max, depende de f s. Quando f s aumenta, o valor de B deve diminuir para reduzir perdas. Deve-se garantir que quando V in aumenta, D <= D max. As restrições acima, podem ser descritas como segue: Por outro lado, Assim,

10 Eletrônica de Potência Fevereiro/2006Prof. Ricardo Ribeiro 10 Apêndice – Fonte Chaveada Estudo do transformador: cálculo do entreferro Conseqüentemente, a corrente do primário pode ser dada por: Para = 0.7 e D max = 0.45, Exemplo numérico: seja uma fonte com as seguintes características; P out = 60W, f s = 67kHz, V min = 36V, V max = 76V, = 0.7 Solução:

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

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

13 Eletrônica de Potência Fevereiro/2006Prof. Ricardo Ribeiro 13 Apêndice – Fonte Chaveada Estudo do transformador: enrolamento secundário Exemplo numérico: continuação da solução Seja: V out = 12V, V d = 1V e D max = 0.45, então: Enrolamento secundário pra múltiplas saídas: Para cada saída, é empregada uma expressão como segue: Sendo n um enrolamento qualquer secundário.


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