Conversores

Público Eletrônica Analógica e Industrial Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4 Unidade 4 Conversores e inversores de tensão Aula 2 Conversores CCCC não isolados Software Acesso online Livre Infraestrutura Computador com acesso à Internet Recomendável velocidade de no mínimo 10 Mbs Descrição do software Multisim é um ambiente online de projeto de circuito e simulação SPICE Simulation Program With Integrated Circuit Emphasis para eletrônica analógica digital e de potência Ele utiliza um ambiente esquemático interativo para visualizar e analisar o comportamento dos circuitos eletrônicos inclusive através de gráficos representativos dos sinais elétricos Multisim pode ser acessado no endereço httpswwwmultisimcomcreate Atividade Prática Introdução Conversores CCCC são circuitos que convertem uma tensão CC para diferentes níveis de tensão CC fornecendo uma saída regulada Eles podem ser elevadores ou abaixadores de tensão E podem fazer o processo de conversão de forma linear ou chaveada A chaveada utilizase de um circuito comutador através da abertura ou fechamento de uma chave na maioria das vezes composta por semicondutores A técnica de chaveamento usada em conversores CC é chamada de PWM pulsewidth modulation na qual se controla o comprimento da largura do pulso na chave de acordo com o nível de tensão desejado para a saída do circuito Os conversores Buck são denominados como abaixadores pois são aplicados em reduções de tensão de saída em relação a tensão de entrada possuindo a mesma polaridade da tensão de entrada Atividade proposta Circuito conversor CCCC do tipo Bulk análise da influência do comprimento de onda do sinal aplicado na chave Público Objetivos Desenvolver e simular um circuito eletrônico do tipo conversor CCCC Aplicar os conceitos estudados na análise de circuitos conversores Analisar o funcionamento de um circuito conversor CCCC do tipo Bulk variando o ciclo de trabalho do sinal aplicado na chave controlada por tensão Procedimentos para a realização da atividade Caro aluno para a realização da prática é necessário que você efetue cadastro gratuito e o login na plataforma do Multisim através do link httpswwwmultisimcom Após o acesso a plataforma desenvolva o circuito do conversor CCCC do tipo Bulk com chave controlada por tensão conforme mostrado na Figura 1 Utilize os parâmetros indicados para cada um dos componentes elétricos presentes no circuito Figura 1 Circuito conversor CCCC do tipo Bulk Fonte a autora Observe no circuito que a fonte de tensão V1 é responsável por alimentar a carga R1 que tem sua ativação controlada pela chave S1 A chave S1 é controlada pela fonte V2 que se trata de um pulso retangular cujo valor de pico é 5V a frequência é de 10 kHz e o ciclo de trabalho utilizado é de 30 Posto isso faça a simulação do circuito de forma a se obter um gráfico de tensão x tempo que represente a tensão V1 a tensão fornecida pela chave S1 nó 2 e a tensão na carga R1 Altere o valor do ciclo de trabalho do pulso retangular para 70 Refaça a simulação e obtenha o gráfico de tensão x tempo que represente a tensão V1 a tensão fornecida pela chave S1 nó 2 e a tensão na carga R1 Checklist 1 Faça login na plataforma do programa Multisim 2 Desenvolva o circuito eletrônico indicado Público 3 Simule o circuito 4 Obtenha os gráficos de tensão de entrada tensão fornecida pela chave S1 nó 2 e tensão da carga R1 para o ciclo de trabalho de 30 no pulso dado na chave S1 5 Obtenha os gráficos de tensão de entrada tensão fornecida pela chave S1 nó 2 e tensão da carga R1 para o ciclo de trabalho de 70 no pulso dado na chave S1 Estudante você deverá entregar Relatório no formato doc ou pdf contendo Imagem do circuito desenvolvido no Multisim conforme ilustrado na Figura 1 Imagem do gráfico gerado representando os sinais de tensão da fonte V1 tensão fornecida pela chave S1 nó 2 e tensão da carga R1 para o ciclo de trabalho de 30 no pulso dado na chave S1 Imagem do gráfico gerado representando os sinais de tensão da fonte V1 tensão fornecida pela chave S1 nó 2 e tensão da carga R1 para o ciclo de trabalho de 70 no pulso dado na chave S1 Explicação das alterações observadas na tensão de saída carga R1 gerada nos gráficos supracitados ALUNO CIDADE UF 2025 ALUNO RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA ANÁLISE DE CONVERSOR CCCC BUCK FACULDADE CURSO CIDADE UF 2025 SUMÁRIO 1 Introdução3 2 Objetivos4 3 Fundamentação Teórica5 4 Metodologia7 5 Resultados e Discussão8 6 Conclusão11 7 Referências Bibliográficas12 RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA ANÁLISE DE CONVERSOR CCCC BUCK Roteiro de Aula Prática apresentado a Universidade Anhanguera como requisito para obtenção de média para a disciplina de Resistências dos Materiais Avançado 崇州市潭头银河国际城7楼尊品广告牌工程泽州县贯彻落实农业农村棚户区改造项目采购公告超低能耗绿色建筑限价引导价公告 天河国际城10楼部分 稿件来源县政府采购中心 发布机构县政府采购中心 1 采购项目名称泽州县贯彻落实农业农村棚户区改造项目 2 采购项目编号JZB2023A1801 3 采购项目内容泽州县贯彻落实农业农村棚户区改造项目整体建设工程装修装修工程及配套设施绿化等工程 4 采购预算人民币12545万元 5 联系方式联系人张先生 电话13934539127 6 地点泽州县行政服务中心二楼 7 采购人泽州县农业农村局 8 监督部门泽州县财政局 9 资金来源财政资金 10 发布时间2023年6月1日 泽州县农业农村局 泽州县财政局 泽州县政府采购中心 2023年6月1日 20230601 采购单位泽州县农业农村局发布时间2023年06月01日采购编号JZB2023A1801标段号包号一标段1包采购预算12545万元采购类别工程采购方式公开招标联系方式张先生13934539127报价截止时间20230611 1000开标时间20230611 1000产权归属或处置方案国有产权或处置采购内容泽州县贯彻落实农业农村棚户区改造项目整体建设工程装修装修工程及配套设施绿化等工程联系方式地址泽州县行政服务中心二楼联系单位泽州县农业农村局监督单位泽州县财政局项目所在地泽州县合同履约期限合同签订后365日历天采购人泽州县农业农村局中标供应商及中标金额超低能耗绿色建筑限价引导价公告天河国际城10楼部分 一限价范围规划设计许可已批复的天河国际城规划的住宅商业及产业发展楼体不包含公共配套设施建设商业自持租赁房及装修类面积按规划设计许可批复的计容建筑面积40万平方米计算 二指南价分品类限价标准参照区域要求设置了指导价分品类销售单价限价标准超低能耗节能住宅限价8500元平方米按指南价进行指导限价指导限价包含社会配套及配套设施费用 三本公告的本限价指导价不同比例范围内实施折扣系数优惠政策经审批允许后可调低 四其他特殊情形经审批可折扣调整 五本公告给予的限价标准最终由城建部门审批和监管 备注本限价指导价为不含增值税价格如有税金应参考相关规定进行另行计算 特此公告 2023年6月1日 1 INTRODUÇÃO Este relatório detalha o projeto simulação e análise de um conversor CCCC do tipo Buck abaixador Utilizando o software Multisim foi investigada a relação entre o ciclo de trabalho duty cycle de um sinal de modulação por largura de pulso PWM e a tensão de saída do conversor Foram testados ciclos de trabalho de 30 e 70 e os resultados obtidos na simulação foram comparados com os valores teóricos calculados A análise confirmou a funcionalidade do conversor Buck como um eficiente regulador de tensão abaixador demonstrando a proporcionalidade direta entre o ciclo de trabalho e a tensão de saída e validando o modelo teórico com alta precisão 3 2 OBJETIVOS O objetivo geral deste trabalho é analisar o princípio de funcionamento e o comportamento de um conversor CCCC Buck não isolado Especificamente busca se montar e simular o circuito na plataforma online Multisim verificar experimentalmente a relação matemática entre as tensões de entrada e saída e o ciclo de trabalho analisar o impacto da variação do ciclo de trabalho 30 e 70 na tensão de saída entregue a uma carga resistiva e por fim comparar os resultados obtidos na simulação com os valores teóricos esperados 4 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA O conversor Buck é uma topologia fundamental de conversor CCCC chaveado que produz uma tensão de saída Vout menor que sua tensão de entrada Vin Sua operação baseiase no chaveamento de alta frequência de um semicondutor de potência geralmente um MOSFET controlado por um sinal PWM 31 PRINCÍPIO DE OPERAÇÃO O circuito opera em dois estágios por ciclo de comutação Na primeira etapa com a chave fechada intervalo DT a fonte de entrada Vin é conectada ao indutor L1 A corrente flui da fonte energizando o indutor alimentando o capacitor C1 e a carga R1 enquanto o diodo D1 fica reversamente polarizado A tensão sobre o indutor é VL Vin Vout Na segunda etapa com a chave aberta intervalo 1DT a fonte é desconectada A energia armazenada no indutor é liberada e a corrente continua a fluir para a carga através do diodo D1 diodo de rodalivre que agora fica diretamente polarizado A tensão sobre o indutor se inverte para VL Vout 32 RELAÇÃO DE TRANSFERÊNCIA Considerando o conversor operando em regime permanente e em modo de condução contínua a corrente no indutor nunca chega a zero a variação média da tensão no indutor ao longo de um ciclo completo deve ser nula Essa premissa leva à equação fundamental do conversor Buck Vout D Vin Onde D é o ciclo de trabalho definido como a razão entre o tempo em que a chave permanece ligada e o período total de comutação T 33 PAPEL DOS COMPONENTES Os componentes passivos desempenham papéis cruciais no funcionamento do conversor O indutor L1 atua como o principal elemento de armazenamento de energia opondose a variações bruscas de corrente e assim filtrando a corrente de saída Em conjunto o capacitor C1 forma um filtro LC passabaixas com o indutor suavizando a tensão de saída ao se opor a variações bruscas de tensão e 5 consequentemente reduzindo a ondulação ripple Por fim o diodo D1 é essencial para garantir a continuidade do fluxo de energia para a carga proporcionando um caminho para a corrente do indutor quando a chave está aberta 6 4 METODOLOGIA A atividade foi realizada utilizando o ambiente de simulação de circuitos eletrônicos online Multisim O esquemático do conversor Buck foi desenhado na plataforma utilizando os seguintes componentes e valores uma fonte de tensão CC V1 de 30 V uma fonte de tensão de pulso V2 com amplitude de 5V e frequência de 10 kHz um indutor L1 de 1 mH um capacitor C1 de 400 µF um diodo padrão D1 um resistor de carga R1 de 2 Ω e uma chave controlada por tensão S1 Subsequentemente foram configuradas pontas de prova para medir a tensão na fonte V1 e na carga R1 A simulação foi do tipo interativa para observar a estabilização da tensão de saída sendo executada primeiro com um ciclo de trabalho de 30 e depois com um ciclo de 70 com a captura dos respectivos gráficos de tensão 7 5 RESULTADOS E DISCUSSÃO 51 CÁLCULOS TEÓRICOS PRÉVIOS Os cálculos teóricos prévios indicam que para um ciclo de trabalho de 30 D 03 a tensão de saída esperada é de 9 V Vout 03 30 V Para um ciclo de trabalho de 70 D 07 a tensão de saída teórica é de 21 V Vout 07 30 V 52 RESULTADOS DA SIMULAÇÃO O circuito montado na plataforma Multisim é apresentado abaixo Imagem do Circuito Desenvolvido a Simulação com Ciclo de Trabalho de 30 Gráfico para D 30 8 Fonte Próprio Autor 2025 Análise A tensão de saída na carga R1 estabilizouse em 897 V Este valor prático é extremamente próximo do valor teórico de 9 V A diferença percentual é de apenas 033 o que pode ser atribuído a fatores como a queda de tensão no diodo durante a condução e a modelagem não ideal dos componentes no simulador b Simulação com Ciclo de Trabalho de 70 Gráfico para D 70 Fonte Próprio Autor 2025 Análise Com o aumento do ciclo de trabalho a tensão de saída estabilizou se em 2066 V Novamente o resultado da simulação se alinha de perto com o valor teórico de 21 V com uma diferença de 16 A pequena discrepância reforça a validade do modelo teórico e da simulação 9 53 DISCUSSÃO GERAL Os resultados confirmam que a tensão de saída é diretamente controlada pelo tempo em que a chave S1 permanece fechada Ao aumentar o ciclo de trabalho de 30 para 70 o pacote de energia transferido da fonte para o indutor em cada ciclo é maior resultando em uma tensão média de saída mais elevada O filtro LC é fundamental para suavizar a tensão pulsada após a chave entregando um nível de tensão CC estável à carga com uma ondulação ripple muito baixa como observado nos gráficos 10 6 CONCLUSÃO A atividade prática de simulação do conversor CCCC Buck foi concluída com sucesso Foi possível comprovar experimentalmente a relação de proporcionalidade direta entre o ciclo de trabalho do sinal de controle PWM e a tensão de saída do circuito Os valores obtidos nas simulações apresentaram excelente correlação com os cálculos teóricos validando o modelo matemático do conversor A prática reforçou o entendimento sobre o funcionamento de conversores chaveados e a eficácia da técnica PWM como método de controle em eletrônica de potência 11 7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS HART D W Power Electronics 1 ed New York McGrawHill 2011 RASHID M H Power Electronics Circuits Devices and Applications 4 ed Pearson 2013 12