Por que a tensão de saída é maior que a de entrada?

Com a chave fechada o indutor guarda energia a partir da entrada. Com a chave aberta a tensão do indutor soma-se à de entrada através do diodo e carrega o capacitor acima de V_in.

Por que não se leva o ciclo de trabalho a 100%?

A fórmula ideal de condução contínua tende a infinito quando D → 1, mas o circuito real esbarra na saturação, no limite de corrente e na necessidade de um intervalo de entrega pelo diodo.

O que é a fronteira entre condução contínua e descontínua?

O instante em que a corrente do indutor toca zero no fim do período. Abaixo dessa carga a razão já não é 1/(1 − D).

Conversor boost

Conversor boost de tensão contínua: V_out = V_in/(1−D), ondulação da corrente do indutor, estados da chave e do diodo, fronteira entre condução contínua e descontínua, ondulação de saída.

O modelo é um boost assíncrono ideal com uma estimativa simples do DCM. Não conta quedas na chave e no diodo, perdas de comutação, recuperação reversa, saturação do indutor, o zero de semiplano direito no controle nem transitórios de carga.

Gráficos

Sobre o modelo

O conversor boost guarda energia no indutor enquanto a chave está fechada e a entrega pelo diodo ao capacitor de saída quando a chave se abre. No modo contínuo ideal, V_out/V_in ≈ 1/(1 − D) e a ondulação da corrente do indutor é ΔI_L = V_in D/(L f_s). Com pouca carga ou pouca indutância a corrente do indutor chega a zero: modo descontínuo, em que a razão já depende da carga. Na tela, os intervalos da chave e do diodo, a indutância fronteira, a corrente média do indutor, a ondulação de saída e a forma da corrente num período. Não se contam quedas na chave e no diodo, saturação do indutor nem transitórios de carga.

Para quem: Eletrônica de potência e cálculo introdutório do estágio boost: alimentação a partir de bateria, acionadores de LED.

Conceitos-chave

conversor boost
ciclo de trabalho
corrente do indutor
modo de condução contínua
modo de condução descontínua
ondulação de saída

Como funciona

No conversor boost a chave primeiro carrega o indutor a partir da entrada; depois o indutor entrega energia à saída pelo diodo. Em condução contínua, M = V_out/V_in ≈ 1/(1 − D) e a ondulação de corrente é ΔI_L = V_in D/(L f_s). Fronteira de condução contínua: L_crit = D(1 − D)² R/(2 f_s). No modo descontínuo aparece um trecho de corrente nula e a razão de conversão depende da carga.

Fórmulas principais

CCM: Vout ≈ Vin/(1 − D), ΔIL = Vin·D/(L fs)

Fronteira: Lcrit = D(1 − D)²R/(2fs), ΔVout ≈ Iout·D/(Cfs) + ΔIESR·ESR

Perguntas frequentes

Por que a tensão de saída é maior que a de entrada?: Com a chave fechada o indutor guarda energia a partir da entrada. Com a chave aberta a tensão do indutor soma-se à de entrada através do diodo e carrega o capacitor acima de V_in.
Por que não se leva o ciclo de trabalho a 100%?: A fórmula ideal de condução contínua tende a infinito quando D → 1, mas o circuito real esbarra na saturação, no limite de corrente e na necessidade de um intervalo de entrega pelo diodo.
O que é a fronteira entre condução contínua e descontínua?: O instante em que a corrente do indutor toca zero no fim do período. Abaixo dessa carga a razão já não é 1/(1 − D).

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