Eletrônica Industrial 2Seção 1 – Choppers

Prof. Edilson CamargoEditado pelo Prof. Diogo Milagres (2012)

Objetivos:

Reconhecer o comportamento de um circuito tipo Chopper e analisar sua configuração

Objetivos:

Reconhecer os princípios do chopper básico

Reconhecer os princípios do chopper step-down (buck), modo CC

Conversor CC-CC: ChopperNos processos industriais, a energia elétrica é distribuída na sua forma alternada, trifásica e de frequência fixa.

No caso da carga necessitar de uma forma diferente de energia elétrica (tensão contínua ou freqüência variável), é preciso utilizar os conversores para realizarem as adaptações necessárias.

O termo chopper significa cortador e isto se deve a ação deste conversor que consiste em recortar um sinal contínuo, a fim de variar o seu valor médio aplicado à carga. Neste caso, podemos concluir que os choppers fornecem uma tensão CC variável a partir de uma tensão CC constante.

No circuito abaixo é mostrado o circuito básico de um chopper com chave, chave esta que poderá ser substituída por transistor ou por SCR, como foi visto anteriormente

Chopper DC básico

O chopper DC básico mostrado anteriormente não é muito prático. Só serve para alimentar cargas resistivas, nas quais não seja necessária uma corrente linear

Um arranjo muito mais prático (mostrado na figura “a” no próximo slide) inclui um indutor L e um diodo D, acrescentados para eliminar as pulsações de corrente. Esse circuito fornece uma corrente DC linear para cargas práticas, como um motor DC. 

Choppers Step-down (Buck)

Quando a chave S for fechada, o diodo D ficará desligado, uma vez que está inversamente polarizado

E permanecerá assim durante todo o tempo em que S estiver ligada. A configuração do circuito equivalente é mostrada na figura “b”

(a) (b)

Choppers Step-down (Buck)

Chopper É um conversor DC – DC

Serve para obter tensão contínua variável a partir de tensão contínua constante

Vo(avg) varia conforme o tempo de ligação

Utilizam-se então elementos de chaveamento: BJT’s, MOSFETS, tiristores SCR

Tipo de chaveamento: PWM – modulação por largura de pulso

Chopper Há dois tipos básicos de chopper

Step-down ou buck: produz uma tensão de saída menor ou igual à entrada

Step-up ou boost: produz uma tensão de saída maior ou igual à entrada

Ambos são utilizados em diversas aplicações industriais

O foco das aulas, no entanto, são nos princípios operacionais dos choppers DC

Chopper Princípio do Chopper básico

Chopper O chaveamento nos dá uma onda quadrada com os tempos de

ligado Ton e desligado Toff

Chopper Sendo o ciclo de trabalho d = Ton/T, f = 1/T, temos que Vo = d.V1

Io = Vo/R = d.V1/R. Assim, a tensão eficaz é:

A tensão média de saída - Vo(avg) – pode ser dada pelo chaveamento PWM ou PFM (chaveamento em largura ou em frequência)

Chopper step-down (buck) O chopper básico, como dito antes, não é prático

No circuito buck, há um indutor L e um diodo D

Se a chave (switch) S for fechada, o diodo D fica inversamente polarizado (veja que está contrário à fonte) e ficará desligado

O circuito fica como na figura “b”

(a) Chopper buck (b) Modo “ON”

Chopper step-down (buck) Quando a chave é aberta, o diodo D passa a conduzir

A corrente no indutor vai decaindo até o nível zero

Figura “c” (c) Modo “OFF”

Modo de corrente contínua

Modo de corrente contínua

Modo de corrente contínua

Modo de corrente contínua

Modo de corrente contínua

Modo de corrente não-contínua

Modo de corrente não-contínua

Modo de corrente não-contínua

Exemplos

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Referências Livro “Ahmed” (bibliografia no Plano de ensino), Cap 9

FIM