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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.
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Apêndice – Fonte Chaveada • Estudo do transformador Topologia do conversor CC/CC - Flyback • O transformador TR 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: Prof. Ricardo Ribeiro
Apêndice – Fonte Chaveada • Estudo do transformador Cálculo do núcleo do transformador para a fonte Flyback Seja a lei de Faraday: onde: Np é o número de espiras do primário, Ae 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 Prof. Ricardo Ribeiro
Apêndice – Fonte Chaveada • Estudo do transformador: cálculo do núcleo Desse modo: 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: Prof. Ricardo Ribeiro
Apêndice – Fonte Chaveada • Estudo do transformador: cálculo do núcleo Considere a relação: onde J é a densidade de corrente no condutor e ipef é o valor eficaz da corrente no primário. Então, ou Manipulando-se as equações anteriores, pode-se escrever: Para o conversor flyback, mas assim, Prof. Ricardo Ribeiro
Apêndice – Fonte Chaveada • Estudo do transformador: cálculo do núcleo Desta forma, Seja Dmax = 0.45 (valor de projeto), então: Por outro lado, onde é o rendimento da fonte ( = 0.7 - pior caso), Pout é a potência de saída e Pin é a potência de entrada. Consequentemente, Prof. Ricardo Ribeiro
Apêndice – Fonte Chaveada • Estudo do transformador: cálculo do núcleo Considere as seguintes unidades: Pout[W] – potência de saída; J[A/cm2] – densidade de corrente; fs[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: Prof. Ricardo Ribeiro
Apêndice – Fonte Chaveada • Estudo do transformador: exemplo numérico Especificar o núcleo de uma fonte flyback em condução descontínua para: Pout = 60W, fs = 67kHz, Kp = 0.5, Kw = 0.4, J = 200A/cm2 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 ton, é: onde V é o volume do entreferro. Prof. Ricardo Ribeiro
Apêndice – Fonte Chaveada • Estudo do transformador: cálculo do entreferro Como: em que, sendo o comprimento do entreferro. Então: A energia W pode ser obtida como segue: Assim, Núcleo de Ferrite - EE Prof. Ricardo Ribeiro
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 Bmax, depende de fs. • Quando fs aumenta, o valor de B deve diminuir para reduzir perdas. • Deve-se garantir que quando Vin aumenta, D <= Dmax. As restrições acima, podem ser descritas como segue: Por outro lado, Assim, Prof. Ricardo Ribeiro
Apêndice – Fonte Chaveada • Estudo do transformador: cálculo do entreferro Conseqüentemente, a corrente do primário pode ser dada por: Para = 0.7 e Dmax = 0.45, Exemplo numérico: seja uma fonte com as seguintes características; Pout = 60W, fs = 67kHz, Vmin = 36V, Vmax = 76V, = 0.7 Solução: Prof. Ricardo Ribeiro
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 Com os dados do exemplo anterior, • B (gauss) e (cm) Prof. Ricardo Ribeiro
Apêndice – Fonte Chaveada • Estudo do transformador: enrolamento secundário A tensão do enrolamento secundário é dado por: onde Vd é a tensão sobre o diodo retificador. Para que a desmagnetização seja assegurado: Seja o pior caso dado por: Assim, Prof. Ricardo Ribeiro
Apêndice – Fonte Chaveada • Estudo do transformador: enrolamento secundário Exemplo numérico: continuação da solução Seja: Vout = 12V, Vd = 1V e Dmax = 0.45, então: Enrolamento secundário pra múltiplas saídas: Para cada saída, é empregada uma expressão como segue: Sendo n um enrolamento qualquer secundário. Prof. Ricardo Ribeiro
