Ficha 01 · Conversores CC-CC, Buck, Boost, Buck-Boost e Ćuk

Exercício 1 · Reconhecer conversores e/de inversores

Classifica cada afirmação como verdadeira ou falsa e corrige as falsas: (a) um conversor CC-CC pode inverter a polaridade da saída; (b) um inversor transforma sempre corrente contínua em corrente alternada; (c) um transformador é um conversor CC-CC; (d) todos os conversores CC-CC comutam a alta frequência para ter bom rendimento.

Exercício 2 · Identificar componentes num Buck

Um esquema de um conversor Buck mostra: uma fonte Vin, um interruptor Q ligado entre Vin e um nó A, um díodo D entre o nó A e a massa, uma bobina L entre o nó A e o nó de saída Vout, e um condensador C entre Vout e a massa. Explica a função de cada componente (Q, D, L, C) no funcionamento do circuito.

Exercício 3 · Calcular o duty cycle de um Buck

Um conversor Buck alimentado a Vin = 24 V precisa de entregar Vout = 9 V a um circuito de controlo. Calcula o duty cycle D e, para uma frequência de comutação f = 200 kHz, o tempo em condução t_on.

Exercício 4 · Calcular um conversor Boost

Um sensor remoto é alimentado por uma pilha de 1,5 V e precisa de 3,3 V para funcionar. Usa-se um conversor Boost.

(a) Calcula o duty cycle D necessário. (b) Se a corrente de saída for 20 mA e o rendimento for 85%, calcula a corrente de entrada.

Exercício 5 · Buck-Boost com inversão de polaridade

Um circuito precisa de uma alimentação simétrica (+12 V e -12 V) a partir de uma única fonte de +12 V, usando um Buck-Boost para gerar a tensão negativa. Calcula o duty cycle D necessário para obter -12 V a partir de Vin = 12 V, e explica por que cuidado extra é preciso na ligação de componentes polarizados nesta saída.

Exercício 6 · Ćuk vs Buck-Boost

Um projetista hesita entre um Buck-Boost e um Ćuk para uma aplicação fotovoltaica sensível a ruído eletromagnético, sabendo que ambos dão a mesma relação de tensão. Qual deve escolher e porquê? Que diferença de componentes existe entre as duas topologias?

Exercício 7 · Dimensionar a bobina de um Buck

Um Buck tem Vin = 12 V, Vout = 5 V, f = 100 kHz, e usa uma bobina L = 15 µH. Calcula o duty cycle D e a ondulação de corrente ΔIL. Se a corrente média de saída for 1 A, esta ondulação está dentro da regra prática de 20 a 40%?

Exercício 8 · Dimensionar o condensador de saída

Para o mesmo Buck do exercício anterior, mas já com uma bobina corrigida que dá ΔIL = 0,4 A, calcula a ondulação de tensão de saída ΔVout usando um condensador C = 220 µF a f = 100 kHz.