ESTUDO DE UM CONVERSOR BUCK CONTROLADOR DIGITALMENTE

Resumo

Conversores CC/CC comutados são circuitos eletrônicos, que buscam converter uma tensão contínua em outra, de modo a se obter uma tensão de saída desejada. Esses tipos de conversores utilizam transistores para regular a tensão e corrente na carga e surgem como alternativa aos conversores lineares que possuem um rendimento muito baixo. O controle no chaveamento dos transístores tem como objetivo compensar as variações nos parâmetros internos e externos do circuito e pode ser realizado tanto analogicamente quanto digitalmente através da modulação em D (razão cíclica) de um sinal PWM (sinal modulado em largura de pulso). O controle digital, através de microcontroladores, possui vantagens como serem mais econômicos, compactos e possuírem maior flexibilidade. O conversor Buck é um conversor CC/CC que permite rebaixar a tensão de entrada, através de um transistor e um filtro passa baixas LC, produzindo um valor médio de tensão na saída inferior ao valor médio da tensão de entrada. Este conversor possui duas etapas de operação: a primeira é quando o transistor está fechado e o diodo está polarizado reversamente; e na segunda etapa o transistor está aberto e o diodo proporciona um caminho para a corrente no indutor. No conversor Buck, a variação na corrente do indutor e a tensão no capacitor surgem como critério de projeto. Através destas variações e considerando que o conversor opera em modo de condução contínua, ou seja, com a corrente no indutor sempre positiva, os valores do indutor e capacitor podem ser determinados. Para regular a saída de tensão de um conversor, faz-se necessário realizar o controle no chaveamento do transistor no conversor Buck. Para realizar o projeto de um controlador é necessário conhecer as características dinâmica (ou CA) do circuito, geralmente através de um conjunto de equações diferenciais, que representa o seu comportamento por meio de uma função de transferência. Como o controlador é projetado no tempo contínuo, é preciso discretizá-lo para poder realizar a implementação em um processador digital. Com isso, é utilizado a transformada delta como meio de discretização, pois possui boa performance em elevadas taxas de frequência de amostragem, buscando a minimização dos erros devido ao truncamento de coeficientes em processadores digitais, principalmente se estes trabalham com aritmética de ponto fixo. A implementação do controlador em um processador digital, dá-se a partir de uma equação de diferenças que é possível ser obtida realizando o produto cruzado do controlador discretizado  e realizando a transformada inversa de delta. Para respeitar o princípio da causalidade, o algoritmo deste controlador deve ser representado de maneira recursiva.