Uma breve introdução aos circuitos chopper

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Conforme a invenção e o uso de dispositivos tecnológicos estão aumentando, nossa necessidade de eletricidade também está aumentando. Para atender a essa necessidade de eletricidade contínua, vários métodos e sistemas estão sendo introduzidos. Entre os gadgets e dispositivos que usamos, alguns são alimentados por Corrente AC enquanto alguns são alimentados por DC. Nem todos os dispositivos requerem a mesma quantidade de energia para funcionar. Mas a energia fornecida às residências através da fonte de alimentação principal é CA e de uma quantidade fixa de cerca de 240v. Então, para operar dispositivos que funcionam com corrente DC, alguns conversores são necessários. Para usar apenas uma pequena quantidade necessária de energia da fonte de 240 V, é necessário outro tipo de circuito, ou seja, o circuito Chopper.

O que é um circuito chopper?

Os circuitos chopper são conhecidos como Conversores DC para DC . Semelhante aos transformadores do circuito CA, os choppers são usados ​​para aumentar e diminuir a energia CC. Eles mudam a potência CC fixa para potência CC variável. Usando estes, a energia DC fornecida aos dispositivos pode ser ajustada para a quantidade necessária.




Circuito Chopper

Circuito Chopper

Princípio da Operação

O princípio de operação do chopper pode ser entendido no diagrama de circuito abaixo. O circuito consiste em um diodo semicondutor , resistor e uma carga. Para todos os tipos de circuito chopper, o valor da tensão de saída é controlado pelo fechamento e abertura periódica das chaves usadas no circuito.



O chopper pode ser visto como uma chave liga / desliga que pode conectar ou desconectar rapidamente a fonte para carregar a conexão. A CC contínua é fornecida como fonte para o chopper como Vs e a CC cortada é obtida através da carga como V0.

Tensão de saída e formas de onda de corrente

Acima estão a tensão de saída e as formas de onda da corrente de um circuito chopper. Pela forma de onda da tensão, pode-se ver que durante o período de TSOBREa tensão de carga V0 é igual à tensão da fonte Vs. Mas quando o intervalo TDESLIGADOocorrer, a tensão CC desce para zero, causando assim um curto-circuito na carga.

Tensão de saída e formas de onda atuais

Tensão de saída e formas de onda de corrente

Na forma de onda atual, pode-se ver que durante o intervalo TSOBREa corrente de carga sobe para o valor máximo. Durante o intervalo TDESLIGADO, a corrente de carga diminui. Em TDESLIGADOSe o chopper estiver desligado, a tensão de carga torna-se zero. Mas a corrente de carga flui através do diodo FD, causando um curto-circuito na carga.


Assim, a tensão CC cortada é produzida na carga. A forma de onda atual é contínua que aumenta durante TSOBREestado e decai durante TDESLIGADOEstado.

Classificação de Chopper

Com base em seu princípio de operação e tipo de chopper de tensão da fonte, são de vários tipos. A classificação principal do chopper é o chopper DC e o chopper AC Link. Com base no processo de comutação, eles são classificados como um chopper comutado natural e um chopper comutado forçado.

O helicóptero comutado forçado é ainda classificado como helicóptero Jones, helicóptero Morgan. Com base nos valores de tensão de saída, os choppers são classificados como chopper redutor, chopper redutor e redutor. Com base na perda de energia ocorrida no tempo de comutação, os choppers são classificados como comutados rígidos e comutados suaves.

1). Chopper de link AC

Nesta classificação do chopper, ocorre a inversão de tensão. Aqui, a tensão DC é convertida em AC com a ajuda de um inversor. Agora este AC é passado por um transformador abaixador ou intensificador. A saída dos transformadores é novamente convertida em CC por um retificador. Os choppers de link AC são muito volumosos e ocupam muito espaço.

2) .DC Chopper

Chopper DC funciona em Voltagem de corrente contínua . Eles funcionam como transformadores elevadores e redutores em tensão CC. Eles podem converter a tensão contínua constante constante em um valor mais alto ou mais baixo com base em seu tipo.

Os choppers DC são dispositivos mais eficientes, rápidos e otimizados. Estes podem ser incorporados em chips eletrônicos. Eles fornecem controle suave sobre a tensão DC.

Diferentes tipos de circuitos chopper

O principal elemento com base no qual os choppers são categorizados é o semicondutor usado no circuito chopper. Com base no posicionamento desse semicondutor, os choppers podem ser feitos para funcionar em qualquer uma das condições dos quatro quadrantes. Dependendo do quadrante de operação, os choppers são categorizados como Tipo A, B, C, D e E

  • O chopper Tipo A funciona no primeiro quadrante. Neste chopper, a tensão e a corrente são positivas e fluem na mesma direção. A energia da fonte à carga e a tensão média de saída são menores que a tensão CC de entrada.
  • O chopper tipo B funciona no segundo quadrante. Aqui, a tensão de carga é positiva e a corrente é negativa. A energia flui da carga para a fonte. Este chopper também é conhecido como chopper step-up.
  • O chopper tipo C é formado pela conexão paralela dos choppers Tipo A e Tipo B.
  • O chopper do tipo D é o chopper do tipo B de dois quadrantes e o chopper do tipo E é o chopper do quarto gradiente.

Step Up Chopper

O chopper step-up funciona como um transformador step-up na corrente DC. Este chopper é usado quando a tensão CC de saída deve ser superior à tensão de entrada.

O princípio de funcionamento de um chopper intensificador pode ser explicado no diagrama acima. No circuito, um grande indutor L é conectado em série à tensão de alimentação. Capacitor mantém a tensão de saída contínua para a carga. O diodo impede o fluxo de corrente da carga para a fonte.

Step up Chopper

Step up Chopper

Quando o chopper está ligado, a tensão de alimentação VS é aplicada à carga. V0 = VS e o indutor começa a armazenar energia. Nesta condição, a corrente de carga aumenta de Imin para Imax.

Quando o chopper é desligado, a tensão de alimentação segue o caminho de L - D - Carga - VS. Durante este período, o indutor descarrega o e.m.f armazenado através do diodo D para a carga. Assim, a tensão total na carga V0 = VS + Ldi / dt que é maior que a tensão de entrada. Mudanças atuais de Imax para Imin.

Aumentar a forma de onda da corrente do Chopper

Aumentar a forma de onda da corrente do Chopper

Intensifique as Equações de Chopper

Intensifique as Equações de Chopper

O chopper Step -up também é conhecido como choppers Boost. As aplicações dos choppers intensificadores incluem o carregamento da bateria e um amplificador de voltagem.

Aplicações do Chopper

Os conversores DC para DC são aplicados em muitas aplicações, como em

  • Fonte de alimentação comutada Sistema.
  • em motores DC como controladores de velocidade.
  • Amplificadores de tensão DC.
  • Carregadores de bateria.
  • Sistemas ferroviários.
  • Carros elétricos etc ...

Choppers também são usados ​​em sistemas de processamento de sinal. Em choppers, a tensão de saída pode ser controlada usando muitas técnicas diferentes, como modulação de largura de pulso, modulação de frequência, frequência variável, largura de pulso variável, controle CLC, etc. Quais desses métodos são considerados eficientes para circuito chopper no processamento de sinal?