Disciplina Curricular
Electrónica de Potência EPot
Mestrado Bolonha em Engenharia Electrónica - MEE 2021
Contextos
Grupo: MEE 2021 > 2º Ciclo > Área Principal > Opções
Período:
Peso
6.0 (para cálculo da média)
Pré-requisitos
Conhecimento básico de grandezas elétricas: Lei de Ohm e leis de Kirchhoff (dos nós e das malhas). Modelos, de primeira ordem, dos transístores MOS para o funcionamento nas zonas de corte, tríodo e saturação.
Objectivos
No fim da unidade curricular os alunos serão capazes de: - analisar um conversor, identificando a função principal de cada dispositivo e os seus parasitas - projetar o esquema da parte de potência de conversores buck, boost e buck-boost - projetar o esquema da parte de potência de conversores flyback, push pull, bridge e half bridge - desenhar a forma de onda da tensão nos nós e da corrente nos ramos, para o modo de funcionamento contínuo e descontínuo, dos conversores anteriores - obter o modelo de sinais fracos baseado no modelo da média - simular o modelo linearizado usando o DC transformer model - controlar a tensão de saída usando controlo histerético, em modo tensão e corrente - analisar a estabilidade - compreender as condicionantes de conversores integrados: dispositivos disponíveis, parasitas, nº de pinos, limites de tensão e de corrente - projetar, ao nível de bloco, o esquema de conversores lineares e charge-pumps
Programa
1- Fundamentos de circuitos de potência: física básica dos dispositivos e circuitos, classificação dos conversores, rendimento. 2- Conversores comutados: Modulação da largura de impulso e de frequência. Conversores DC-DC: buck, boost e buck-boost. 3- Conversores DC - DC com isolamento galvânico: conversor directo, conversor de retorno, conversor de comutação alternada, e conversor em ponte. Análise nos modos de funcionamento contínuo e descontínuo. 4- Modelação e análise de conversores comutados: Modelo ideal de valor médio. Cálculo de rendimentos. Modelo dinâmico de sinais fracos: modelo da média dos estados. 5- Controlo de conversores comutados: controlo PWM em modo tensão, corrente e histerético. 6- Integração de conversores: geração da tensão de referência, conversores redutores lineares e comutados, conversores elevadores, charge-pumps, PSRR, regulação de linha e de carga.
Metodologia de avaliação
50% avaliação continua, 50% avaliação não continua
Componente de Competências Transversais
Os grupos de laboratório são compostos por 2 alunos. É encorajada a interacção e entreajuda dentro do grupo e entre grupos. Quando um grupo mostra dificuldade num processo, um outro grupo que tenha ultrapassado o ponto respectivo é convidado a prestar auxílio aos colegas. A percentagem de avaliação associada a essas competências deverá ser da ordem dos 10%.
Componente Laboratorial
A componente laboratorial é obtida em grupos de dois alunos. L1 - Estudo analítico, desenho de formas de onda e simulação dos modos de operação possíveis em cada conversor comutado (diferentes parâmetros são atribuídos a cada grupo)- 3h L2 - Obter o modelo linearizado da média dos estados para um conversor e simulá-lo usando o modelo DC-transformer (cada grupo terá atribuído um conversor distinto e/ou parâmetros diferentes). Adicionar a malha de controlo e analisar a estabilidade - 6h L3 - Projetar e simular um regulador linear, analisando a estabilidade e caracterizando o PSRR, a regulação de linha e de carga - 6h L4 - Projetar e simular um charge-pump caracterizando o seu rendimento, tempo de arranque, e corrente de saída máxima - 6h A avaliação de cada trabalho é ponderada pelo número de horas correspondentes: LAB=(3*L1+6*L2+6*L3+6*L4)/21 em que L1 a L4 representam as avaliações dos trabalhos L1 a L4 respectivamente.
Componente de Programação e Computação
Será usado o simulador LTSpice
Princípios Éticos
Todos os membros de um grupo são responsáveis pelo trabalho do grupo. Em qualquer avaliação, todo aluno deve divulgar honestamente qualquer ajuda recebida e fontes usadas. Numa avaliação oral, todo aluno deverá ser capaz de apresentar e responder a perguntas sobre toda a avaliação.