conversores cc-cc isolados de alta freqncia com comutao ... - Ivo Barbi

CONVERSORES CC-CC ISOLADOS DE ALTA 

FREQÜÊNCIA COM COMUTAÇÃO SUAVE

Ivo Barbi 

Fabiana Pöttker de Souza 

Endereço: INEP – Instituto de Eletrônica de Potência 

UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina 

Caixa Postal 5119 

88040 – 970. Florianópolis – SC 

Brasil 

Fone: (048)-331.92.04 

Fax: (048)-234.54.22 

Internet: http://www.inep.ufsc.br 

E-mail: ivo@inep.ufsc.br 

fabiana@inep.ufsc.br

IVO BARBI 

FABIANA PÖTTKER DE SOUZA 

CONVERSORES CC-CC ISOLADOS DE ALTA 

FREQÜÊNCIA COM COMUTAÇÃO SUAVE 

Florianópolis 

Edição dos Autores 

1999

Ilustração da Capa: Danilo Quandt (Designflo Computação Gráfica) 

Diagramação: Juliano Anderson Pacheco 

Catalogação na Fonte 

B236c 

Barbi, Ivo 

Conversores CC-CC isolados de alta freqüência com 

comutação suave / Ivo Barbi, Fabiana Pöttker de Souza. 

− Florianópolis : Ed. dos autores, 1999. 

376 p. : il. , grafs. , tabs. 

Inclui bibliografia. 

1. Eletrônica de potência. 2. Conversores estáticos. 

3. Comutação Suave. I. Souza, Fabiana Pöttker de. II. 

Título. 

CDU:621.38 

Catalogação na fonte por: Onélia Silva GuimarãesCRB-14/071 

É proibida a reprodução total ou parcial desta obra sem a prévia 

autorização dos Autores.

Os autores dedicam a presente edição deste livro aos 

formandos em Engenharia Elétrica 1999.1, da Universidade 

Federal de Santa Catarina. 

Alex Sandro de Oliveira 

Ana Bárbara Knolseisen 

Carlos Eduardo Paghi 

César Davi Ávila do Nascimento 

Eduardo Schacherl de Lima 

Elton Hiroshi Kakinami 

Emerson Alexandre Fonseca Costa 

Fabiano Bachmann 

Glauco André Wolff Gisz 

Gustavo Adolpho Rangel Monteiro 

Hélio Alexandre Lopes Loureiro 

Klystenes Beber 

Leonardo Faria Costa 

Maro Jimbo 

Marcos Aurélio Pedros 

Nelson Thomaz Michels 

Phabio Junckes Setubal 

Rodrigo Pires 

Rodrigo Soave Pascon 

Rubens Alessandro Selinke

BIOGRAFIA DOS AUTORES 

Ivo Barbi nasceu em Gaspar, Santa Catarina em 1949. 

Formou-se em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de 

Santa Catarina em 1973. Obteve o título de Mestre em 

Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina 

em 1976 e o título de Doutor em Engenharia Elétrica pelo Institut 

National Polytechnique de Toulouse, França, em 1979. Fundou a 

Sociedade Brasileira de Eletrônica de Potência e o Instituto de 

Eletrônica de Potência da Universidade Federal de Santa 

Catarina. Atualmente é professor titular da Universidade Federal 

de Santa Catariana. Desde 1992, é Editor Associado na área de 

Conversores Estáticos de Potência da IEEE Transactions on 

Industrial Electronics. 

Fabiana Pöttker de Souza nasceu em Florianópolis, Santa 

Catarina em 1971. Formou-se em Engenharia Elétrica pela 

Universidade Federal de Santa Catarina em 1995. Obteve o título 

de Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de 

Santa Catarina em 1997. Atualmente está concluindo o programa 

de doutorado em Engenharia Elétrica no Instituto de Eletrônica de 

Potência da Universidade Federal de Santa Catarina.

AGRADECIMENTOS 

Os autores agradecem ao Eng. Juliano Anderson Pacheco 

pela sua inestimável colaboração na preparação deste livro. A ele 

devemos a formatação do texto e figuras. A sua competência e a 

sua intensa dedicação são alvo de nossa admiração e do nosso 

respeito. 

É incontável o número de doutorandos e mestrandos do INEP 

que ao longo dos anos através de leituras e sucessivas revisões 

ajudaram os autores a melhorar a qualidade técnica do texto. A 

todos agradecemos imensamente. 

Agradecemos também a todas as pessoas que direta ou 

indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho.

PREFÁCIO 

As fontes de alimentação ditas chaveadas são destinadas à 

alimentação de circuitos eletrônicos que realizam as mais diversas 

funções e são largamente empregadas na alimentação de 

computadores, equipamentos para telecomunicações, 

equipamentos médicos, aparelhos eletrodomésticos e vários 

outros equipamentos de uso residencial, comercial e industrial. 

Apesar de ser um sistema muito mais complexo que a fonte 

de alimentação linear tradicional baseada no controle da queda de 

tensão de um transistor bipolar, a fonte chaveada se popularizou e 

se tornou imprescindivel, fundamentalmente por operar com 

elevado rendimento e permitir o isolamento galvânico com 

transformadores de alta freqüência, Os dois fatores combinados 

permitem o projeto de fontes com elevada densidade de potência 

ou baixos volume e peso. 

Ao estabelecer que o mérito de uma fonte chaveada reside 

basicamente na sua eficiência e na sua compacticidade, contínuos 

esforços foram feitos por fabricantes de semicondutores de 

potência, de materiais magnéticos, capacitores e circuitos 

integrados dedicados, projetistas e pesquisadores, para reduzir 

as perdas e o volume para o maior número de aplicações 

possíveis. 

A busca de volumes menores levou à necessidade de 

operação com frequências de chaveamento cada vez mais 

elevadas do conversor CC-CC isolado que é a parte mais 

importante da fonte, em torno do qual todo o projeto é 

desenvolvido. 

Por outro lado, o aumento da freqüência desencadeou a 

busca por topologias que operam com baixas perdas de 

comutação. Nasceram então os conversores conhecidos como 

conversores com comutação suave.

Os primeiros conversores CC-CC isolados com comutação 

suave foram os ressonantes, que inicialmente foram empregados 

para permitir o bloqueio dos Tiristores sem a utilização de circuitos 

auxiliares de comutação forçada. O primeiro de todos foi o 

Conversor Série Ressonante. 

Com o advento do Transistor Bipolar, percebeu-se que, 

apesar de não necessitar da ressonância para o bloqueio, ela 

propiciava uma redução significativa das perdas de comutação, 

permitindo operação com frequências maiores que as que podiam 

ser alcançadas com as topologias convencionais. 

A partir dessa constatação, várias topologias foram criadas, 

com o uso da ressonância, para redução das perdas de 

comutação e operação com frequências cada vez mais elevadas. 

O mais importante conversor gerado nesse período foi o 

Conversor Paralelo Resonante. 

Os primeiros conversores à comutação suave baseados no 

fenômeno da ressonância permitiam a comutação dos transistores 

de potência, do tipo ZCS (Zero Current Switching – comutação 

sob corrente nula). Logo se percebeu que havia uma comutação 

dual, que passou a ser denominada ZVS (Zero Voltage 

Switching – comutação sob tensão nula), que oferecia mais 

segurança aos semicondutores, reduzia as perdas de comutação, 

e aproveitava componentes parasitas do MOSFET, como diodos e 

capacitores. 

Esforços foram feitos pelos pesquisadores para descobrir 

topologias cada vez mais adequadas para a comutação ZVS. 

Vários circuitos foram inventados e rapidamente empregados nos 

projetos de fontes chaveadas de alto desempenho. 

O objetivo do livro que ora publicamos é apresentar os mais 

importantes conversores CC-CC isolados existentes atualmente 

(Agosto de 1999), descrever o seu funcionamento e apresentar 

análise orientada para projeto. 

O texto destina-se a ser empregado principalmente nos 

programas de pós-graduação dos cursos de engenharia elétrica, e 

também servir como fonte de consulta para engenheiros

esponsáveis por projetos e desenvolvimento de equipamentos 

em empresas e centros de pesquisa. 

Muitas das idéias e dos conceitos apresentados são de 

autoria dos próprios autores do texto, e são resultados de intensas 

atividades de pesquisa realizada no INEP (Instituto de Eletrônica 

de Potência) da Universidade Federal de Santa Catarina. 

Os autores esperam que o texto seja útil aos profissionais e 

estudantes que formam a comunidade de eletrônica de potência e 

com grado receberão comentários e críticas que possam 

aperfeiçoar o texto. 

Florianópolis, 05 de Agosto de 1999. 

Ivo Barbi e Fabiana Pöttker de Souza.

conversores cc-cc isolados de alta freqncia com comutao ... - Ivo Barbi

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