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Conversor Flyback Modo Conduo Descontnua Circuito com componentes parasitas e Formas de onda

Conversor Flyback Modo Conduo Contnua Circuito com componentes parasitas e Formas de onda

Conversor Flyback Modo Conduo Contnua Diodos de retificao devem ser do tipo ultra-rpidos 1. Quando o transistor comea a conduzir, ainda h corrente circulando pelo diodo do secundrio. a entrada em conduo do transistor que fora o bloqueio do diodo do secundrio. 2. Durante todo o intervalo de tempo durante o qual o transistor e o diodo conduzem, h um curto circuito do transformador. 3. Durante a recuperao reversa do diodo, o indutor de disperso do transformador que limita a derivada da corrente no diodo. A corrente reversa do diodo pode atingir valores muito elevados e da a necessidade do uso de diodos ultra-rpidos.

Modo Conduo Contnua x Modo Conduo Descontnua Modo Descontnuo: - Maiores perdas por efeito Joule nos enrolamentos (efeito pelicular); Ncleos dos transformadores de maiores dimenses; - Filtro de entrada para reduo de EMI de maior custo; + Diodos do secundrio de menor custo. Modo Contnuo: + Menores perdas de conduo; + Menor filtro de entrada para reduo de EMI; - Diodos do secundrio do tipo ultrarpidos e maior custo.

Conversor Flyback Circuito e Formas de onda Efeito da Indutancia de Disperso do Transformador

Incluso dos componentes parasitas do transformador e do transistor Mosfet

Conversor Flyback Circuito e Formas de onda Efeito da Indutancia de Disperso do Transformador

Exemplo : C primary ! 1nF , Vdc ! 330V , Vo ! 5V , Ll 1 ! 80 QH V peak 80 QH ! 330 5 * 20 4 ,6 * ! 1504V 1nF 470 pF C oss ! 470 pF I p ! 4 ,6 A N ! 20

Conversor Flyback Circuito e Formas de onda Efeito da Indutancia de Disperso do Transformador

Formas de onda durante o bloqueio do transistor Mosfet Grampeamento por efeito Avalanche do transistor

Conversor Flyback Circuito e Formas de onda Efeito da Indutancia de Disperso do Transformador(t

WT ! i DS ( t ) * v DS ( t ) * dt0

t i DS ( t ) ! I p * 1 (t v DS ( t ) ! BVDSS BV DSS * I P * (t WT ! 2 lculo de (t : Vl1

! BVDSS

Vout *

(t !

BVDSS

* IP Vout *l1 2 * IP * f l1 Vout *

2 1 BVDSS * l 1 * I P WT ! 2 BVDSS Vout *

1 BVDSS * PT ! 2 BVDSS

Conversor Flyback Circuito e Formas de onda Efeito da Indutancia de Disperso do Transformador

Formas de onda durante o bloqueio do transistor Mosfet Grampeamento por diodo Zener

Conversor Flyback Circuito e Formas de onda Efeito da Indutancia de Disperso do Transformador

Formas de onda durante o bloqueio do transistor Mosfet Grampeamento com Diodo Zener

Conversor Flyback Circuito e Formas de onda Efeito da Indutancia de Disperso do Transformador

t

Z

! i Z ( t ) * v Z ( t ) * dt0

t iZ ( t ) ! I p * 1 t V *I * t ! Z Z 2 Clc lo de t : VLl1 ! VZ Vo t * N 1 VZ * Ll 1 * I 2 ! 2 VZ Vo t * N t! Ll 1 * I VZ Vo t * NZ

Z

1 VZ * Ll 1 * I 2 * f ! 2 VZ Vo t * N

Conversor Flyback Circuito e Formas de onda Efeito da Indutancia de Disperso do Transformador

Formas de onda durante o bloqueio do transistor Mosfet Grampeamento com Snubber RCD

Conversor Flyback Circuito e Formas de onda Efeito da Indutancia de Disperso do Transformador

clamp

2 1 Vclamp * Ll 1 * I * f ! 2 Vclamp Vo t * N

Considerando q e ser o resistor q e ir dissipar esta energia2 Vclamp

Rclamp @ Rclamp C clamp

2 1 Vclamp * Ll 1 * I * f ! 2 Vclamp Vo t * N

2 * Vclamp * ( Vclamp Vo t * N ) ! Ll 1 * I 2 * f Vclamp ! Vripple * f * Rclamp

Conversor Flyback Circuito e Formas de onda Efeito da Indutancia de Disperso do Transformador

Formas de onda durante o bloqueio do transistor Mosfet Capacitor 10nF e Resistor 14k;

Conversor Flyback Circuito e Formas de onda Efeito da Indutancia de Disperso do Transformador

Efeito do indutor de disperso sobre a transferncia de energia do primrio para o secundrio

Dimensionamento do Conversor Flyback Modos Descontnuo e Contnuo

IEDC

IP

mi mi

LpDmaxT (1-Dmax)T

i

IEDC

DmaxT

DmaxT

'

!

CM : K RF ! 1 CCM : K RF 1

K RF !

(I 2* IE

2 Ls I o F Vo Vd

'

! 1

max

C

N s2 Ls ! Lp 2 Np

(I

IP

Modo CM : N p Vrefletida ! N s Vo Vd

Modo CCM : Np mi max ! N s o Vd 1 V

2 K RF

!

(I

I

C

!

i

max

2 maxF

max

Caractersticas do Transformador do Conversor Flyback

1. O projeto do transformador para o conversor Flyback diferente porque ele consiste de dois indutores acoplados magneticamente. 2. Como no caso dos indutores, o ncleo deve apresentar baixa permeabilidade: Ferrite com entreferro; Iron Powder ou Molypermalloy

3. Toda a energia fica armazenada no entreferro do transformador

Caractersticas do Transformador do Conversor Flyback

Onde armazenar a energia Onde: Q= permeabilidade,

! 1 LI 2 2

?!* A ! Qr H r ! Q g H g

1. Para uma densidade de fluxo magnetico uniforme r = material magntico e g = entreferro

H = intensidade do campo magntico,

2. Para o ferrite, Qr da ordem de 1500 enquanto que para o entreferro ele da ordem de 1. Assim, a intensidade do campo magntico no entreferro muito maior que a intensidade do campo magntico no ferrite. 3. A energia armazenada proporcional ao quadrado da intensidade do campo magntico. Deste modo, a energia virtualmente armazenada no entreferro.

Caractersticas do Transformador do Conversor Flyback

Caractersticas do Transformador do Conversor Flyback

Limitaes no projeto: 1. Indutncia de disperso; 2. Escolha adequada da densidade de fluxo mxima e da densidade de corrente nos enrolamentos. A elevao da temperatura e o rendimento do transformador esto associados as perdas no material magntico e no cobre. Um aumento da temperatura, reduz as perdas no ncleo e a densidade de saturao do material magntico.

Caractersticas do Transformador do Conversor Flyback Influncia da temperatura sobre a curva de magnetizao Material N27 SiFERRIT - EPCOS

Caractersticas do Transformador do Conversor Flyback Influncia da temperatura, freqncia e densidade de fluxo sobre as perdas no material magntico Material N27 SiFERRIT - EPCOS

Dimensionamento do Transformador do Conversor Flyback

Toroide Equivalente

Seo efetiva: Ae Comprimento do circuito equivalente: le

N2 ! L! R

N2 ! le 0 r A e

0

AeN 2 r ! AL N 2 le

Onde AL = Indutncia especfica, indutncia de uma nica espira

Dimensionamento do Transformador do Conversor Flyback Toroide Equivalente com entreferro Problema: o valor de Q no constante em todos os pontos da curva BxH B A introduo do entreferro, permite tornar a indutancia menos dependente do valor de Qr.

B = QrH

1He

!

1r

g leL !

g = 2d d

Neste caso:

Q

0 A e N le g Q r

2

Em geral, le/Qr> Wc A maior parcela da energia armazenada no entreferro. Pode-se desprezar a energia armazenada no ncleo.

Dimensionamento do Transformador do Conversor Flyback A energia armazenada no indutor do primrio do transformador se encontra armazenada no circuito magntico do transformador

!

Lp I p max 2

2

2 2 F maxVol me F max Ae2 ! ! 2 Q0 Q e 2 AL

Aps manipulaes algbricas encontramos que:

p

!

Lp I p max

F max Aep

Ns ! N p

Ls Lp

g!

0

I p max

F max

ler

Referncias:

www.fairchildsemi.com www.onsemi.com www.powerint.com www.national.com www.ti.com