1. Projeto Conversor Forward com duas Chaves Introdu¸˜o e An´lise Qualitativa
ca a
Projeto Conversor Forward com duas Chaves
Introdu¸˜o e An´lise Qualitativa
ca a
Gustavo Lambert e Ricardo Lima dos Santos
Universidade do Estado de Santa Catarina, CCT-Joinville
Departamento de Engenharia El´trica
e
Projeto de Conversores Est´ticos
a
April 11, 2012

2. Projeto Conversor Forward com duas Chaves Introdu¸˜o e An´lise Qualitativa
ca a
Sum´rio
a
1 Introdu¸˜o ao Conversor Forward
ca
2 Conversor Forward com duas Chaves
3 Topologia
4 Funcionamento do Conversor
5 Etapas de Opera¸˜o
ca
6 Formas de Onda

3. Projeto Conversor Forward com duas Chaves Introdu¸˜o e An´lise Qualitativa
ca a
Introdu¸˜o ao Conversor Forward
ca
O Conversor Forward ´ baseado no conversor Buck, sendo assim tamb´m
e e
um conversor rebaixador de tens˜o, entretanto isolado.
a
Esse conversor ´ amplamente utilizado1 em:
e
Fontes de alimenta¸˜o (PC, laptop)
ca
Sistemas de Telecomunica¸˜o
ca
Figure: Conversor Forward
1 Para uma faixa de potˆncia de 70 a ≈ 300W .
e

4. Projeto Conversor Forward com duas Chaves Introdu¸˜o e An´lise Qualitativa
ca a
Conversor Forward com duas Chaves
Topologia
O conversor Forward com duas Chaves ´ uma varia¸˜o do conversor
e ca
Forward Tradicional
Figure: Conversor Forward com duas Chaves

5. Projeto Conversor Forward com duas Chaves Introdu¸˜o e An´lise Qualitativa
ca a
Conversor Forward com duas Chaves
Compara¸˜o
ca
Vantagens:
Ausˆncia do enrolamento de desmagnetiza¸˜o.
e ca
Redu¸˜o dos esfor¸os de tens˜o na chave.
ca c a
Desvantagens:
Necessidade de duas chaves.

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ca a
Conversor Forward com duas Chaves
Ganho Est´tico em CCM2
a
Para a situa¸˜o de regime permanente, temos que a tens˜o m´dia no
ca a e
indutor da sa´ em um per´
ıda, ıodo, ´ nula, ou seja:
e
VLm´dio = 0
e
1 Ts
· 0
VL(t) · dt = 0
Ts
D·Ts Ns Ts
0
Vi · − Vo · dt+ D·Ts
−Vo · dt = 0
Np
Vo Ns
=D· (1)
Vi Np
2 Continuous Conduction Mode

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ca a
Conversor Forward com duas Chaves
Condi¸˜es para an´lise
co a
´
E importante para a an´lise do conversor delimitar seu modo de
a
opera¸˜o. Por isso define-se que o conversor:
ca
1 Encontra-se em regime permanente.
2 Foi dimensionado para operar em modo de condu¸˜o continua.
ca
3 A desmagnetiza¸˜o completa do transformador ´ realizada a cada
ca e
ciclo de trabalho.

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ca a
Conversor Forward com duas Chaves
Etapas de Opera¸˜o
ca
1a Etapa: As chaves SW1 e SW 2 est˜o conduzindo, nesse caso os
a
diodos:
D1 e D2: Est˜o bloqueados devido a tens˜o da fonte de entrada.
a a
D3: Entrar´ em condu¸˜o pois a tens˜o do enrolamento secund´rio
a ca a a
o polarizar´ diretamente.
a
D4: Entrar´ em bloqueio devido a tens˜o do enrolamento
a a
secund´rio.
a
Dessa maneira a energia ´ transferida da fonte para a carga, permitindo
e
tamb´m a carga do capacitor e do indutor do filtro de sa´
e ıda.

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ca a
Etapa 1
Figure: Etapa 1 - Conversor Forward com duas Chaves

10. Projeto Conversor Forward com duas Chaves Introdu¸˜o e An´lise Qualitativa
ca a
Conversor Forward
Etapas de Opera¸˜o
ca
2a Etapa: As chaves SW1 e SW2 est˜o abertas e inicia-se o processo de
a
desmagnetiza¸˜o. Nesse caso os diodos:
ca
D1 e D2: Entrar˜o em condu¸˜o devido a invers˜o da tens˜o do
a ca a a
enrolamento prim´rio, que atingir´ o valor da tens˜o de entrada.
a a a
D3: Entrar´ em bloqueio, pois com as chaves abertas a tens˜o do
a a
enrolamento secund´rio estar´ tamb´m invertida.
a a e
D4: Entrar´ em condu¸˜o, pois com o bloqueio de D2 o indutor
a ca
passar´ a fornecer energia a carga. Para isso, o indutor inverte sua
a
tens˜o.
a
Nesse est´gio a energia de magnetiza¸˜o escoa pelos diodos de roda livre
a ca
(D1 e D2) e ´ devolvida para a fonte. O filtro LC da sa´ fornecer´
e ıda a
energia para a carga.

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Etapa 2
Figure: Etapa 2 - Conversor Forward com duas Chaves

12. Projeto Conversor Forward com duas Chaves Introdu¸˜o e An´lise Qualitativa
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Conversor Forward
Etapas de Opera¸˜o
ca
3a Etapa: A chave SW1 e SW2 est˜o abertas, e a desmagnetiza¸˜o do
a ca
n´cleo j´ ocorreu. Assim os diodos:
u a
D1 e D2: Ficar˜o bloqueados, pois o transformador foi
a
desmagnetizado, a corrente cessou e a a fonte os polariza
reversamente.
D3: Permanecer´ em bloqueio
a
D4: Continuar´ em condu¸˜o.
a ca
Nesse est´gio a carga est´ sendo alimentada pelo filtro LC, sendo esse o
a a
est´gio onde se alcan¸a o ponto de m´
a c ınimo na corrente de sa´
ıda.

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ca a
Etapa 3
Figure: Etapa 3 - Conversor Forward com duas Chaves

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ca a
Formas de Onda

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Formas de Onda

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