Método para Quantificação de Perdas em Semicondutores Aplicados a Conversores Estáticos Devido aos Elementos Parasitas da Placa de Circuito Impresso

Authors

  • Tális Piovesan Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria - RS, Brasil
  • Hamiltom Confortim Sartori Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria - RS, Brasil
  • Vitor Cristiano Bender Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria - RS, Brasil
  • José Renes Pinheiro Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria - RS, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2021.1.0040

Keywords:

Conversores Estáticos CC/CC, Eletrônica de Potência, Engenharia Assistida por Computador, Layout de PCB, Simulação SPICE

Abstract

O aumento da frequência de comutação vem sendo utilizada para aumentar a densidade volumétrica de potência em conversores estáticos. Assim, diversos trabalhos científicos tem apresentado estudos relacionados aos impactos dos elementos parasitas no layout de placa de circuito impresso (PCB) de conversores estáticos CC/CC, comparações entre as tecnologias de semicondutores, desenvolvimento de equações analíticas para a determinação das perdas nos elementos e a utilização de softwares de simulações na determinação de elementos parasitas de conversores estáticos comutados em altas frequências. Desta forma, o presente trabalho apresenta uma metodologia de quantificação de perdas elétricas em chaves semicondutoras de conversores estáticos devido aos elementos parasitas presentes na PCB. Através da utilização de técnicas de engenharia assistida por computador e simulações SPICE, a metodologia proposta tem como objetivos apresentar uma estimativa de perdas devido às ressonâncias causadas pelos elementos parasitas e auxiliar no processo da prototipação, voltada para a redução de perdas dos dispositivos semicondutores presentes na PCB de um conversor estático. Para a validação da metodologia implementou-se um conversor boost síncrono comutado em 350kHz e com potência nominal de 100W. Resultados teóricos, de simulações e experimentais são apresentados.

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Author Biographies

Tális Piovesan, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria - RS, Brasil

nascido em 29/10/1991 em Nova Palma-RS, é engenheiro eletricista (2014), mestre (2017) e doutorando (2017) pela Universidade Federal de Santa Maria-RS. Atualmente é professor substituto no Departamento de Processamento de Energia da Universidade Federal de Santa Maria-RS. Suas áreas de interesse são: eletrônica de potência, otimização de conversores estáticos, conversores estáticos CC/CC, método de elementos finitos.

Hamiltom Confortim Sartori, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria - RS, Brasil

Natural de Marau-RS. Possui graduação em Engenharia Elétrica (2007) na Universidade Federal de Santa Maria, mestrado (2009), doutorado (2013) e pós-doutorado (2016) em Engenharia Elétrica. Atualmente é professor Adjunto de Departamento de Processamento de Energia Elétrica da Universidade Federal de Santa Maria. Possui experiência na área de eletrônica de potência, atuando principalmente nas áreas de projetos otimizados de conversores estáticos, conversores de alto ganho, projetos de componentes magnéticos, semicondutores de potência (seleção, análise de perdas e projeto de sistema de transferência de calor), sensoriamento e compatibilidade eletromagnética (EMI).

Vitor Cristiano Bender, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria - RS, Brasil

nasceu em Panambi, Brasil, em 1987. Recebeu os títulos de Engenheiro Eletricista pela Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, Ijuí, Brasil, em 2011, Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Santa Maria, Brasil, em 2012 e 2015, respectivamente. Em 2014 realizou estágio doutoral na Universidad de Oviedo, Gijón, Espanha. De 2015 a 2017, foi professor da Universidade Federal do Pampa, Alegrete, Brasil. Desde 2018, é professor do Departamento de Eletrônica e Computação da UFSM, onde também é pesquisador no Grupo de Inteligência em Iluminação (GEDRE) e no Instituto de Redes Inteligentes (INRI) onde atua como Gerente Técnico do Laboratório de Engenharia Assistida por Computador. Dr. Bender é co-autor de mais de 10 artigos de periódicos e mais de 50 artigos de conferências e detém uma patente brasileira. Seus interesses atuais de pesquisa incluem sistemas de iluminação, circuitos eletrônicos para iluminação, diodos emissores de luz (LEDs), diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs), modelos e projetos térmicos, transformadores de potência e projetos com engenharia assistida por computador.

José Renes Pinheiro, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria - RS, Brasil

recebeu o grau de Eng Eletricista pela UFSM, e os graus de Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica pela UFSC, em 1981, 1984, e 1994, respectivamente. Atualmente é Bolsista de Produtividade em Pesquisa do CNPq - Nível 1B, e Prof. Titular (Voluntario) do DPEE da UFSM, onde atua desde 1985. Desde 2018, também atua como Prof.Titular Visitante no PPGEE na UFBA. Em 1987, foi um dos fundadores e líder do Grupo de Eletrônica de Potência e Controle (GEPOC). Entre 2006 e 2015 foi coord. do Eletrôn. Potên., Fortaleza, v. 26, n. 1, p. 42-52, jan./mar. 2021 52 PPGEE (CAPES Nível 6) da UFSM. Em 1999 foi coord. de Programa Técnico e em 2013 Coord. Geral do COBEP. Coordenou o SEPOC, em 2000, 2005 e 2017. Entre 2001 e 2002, realizou Pós-doutorado no Center for Power Electronics Systems (CPES), Virginia Tech, USA. É autor e co-autor de mais de 300 artigos técnicos publicados em conferencias e periódicos nacionais e internacionais. Suas principais linhas de pesquisas e interesse incluem Projetos Otimizados de conversores estáticos, Sistemas Híbridos de conversão estática de energia, Conversão de Energia em Alta Frequência, Modelagem e Controle de Conversores Estáticos e Sistemas Distribuídos de Energia. É membro da SOBRAEP, da SBA, e das Sociedades PELS, IAS, IES e PES da IEEE. Em 2015 foi fundador IEEE Joint Chapter, e em 2016 do UFSM/IEEE Student Branch e do Instituto de Redes Inteligente INRI.

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Published

2021-03-31

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[1]
T. Piovesan, H. C. Sartori, V. C. Bender, and J. R. Pinheiro, “Método para Quantificação de Perdas em Semicondutores Aplicados a Conversores Estáticos Devido aos Elementos Parasitas da Placa de Circuito Impresso”, Eletrônica de Potência, vol. 26, no. 1, pp. 42–52, Mar. 2021.

Issue

Vol. 26 No. 1 (2021)

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Original Papers

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Copyright (c) 2021 Revista Eletrônica de Potência

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