Análise da Transferência de Ondulação de Baixa Frequência em Conversores Operando em MCD para Drivers de LED

Jean S. Brand; Maicol F. de Melo; J. Marcos Alonso; Marco A. Dalla Costa

doi:10.18618/REP.2020.1.0059

Authors

Jean S. Brand Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil
Maicol F. de Melo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-Rio-Grandense, Venâncio Aires – RS, Brasil
J. Marcos Alonso Universidad de Oviedo, Gijón, España
Marco A. Dalla Costa Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

DOI:

https://doi.org/10.18618/REP.2020.1.0059

Keywords:

Conversores CC-CC, Diodos Emissores de Luz, Drivers de LED, Lâmpadas de LED

Abstract

Este artigo apresenta a análise da transferência de ondulação de baixa frequência da tensão de entrada de um estágio CC-CC para a corrente dos LEDs, nas topologias buck, boost e buck-boost operando em modo de condução descontínuo. Esta análise é feita de acordo com os limites máximos recomendados pela IEEE Std. 1789-2015, para mitigar os efeitos da cintilação luminosa em seres humanos. O objetivo é encontrar os valores máximos de ondulação percentual da tensão de entrada para uma faixa de operação de cada topologia e avaliar em cargas de LED distintas. Para isso, a modelagem matemática de cada topologia é aplicada em três cargas de LED, baseados no termo adimensional denominado fator de transmissão da ondulação de baixa frequência, que relaciona a ondulação percentual transmitida da entrada para a saída do estágio. Com esses valores, é realizado um estudo para determinar a capacitância de barramento mínima necessária para cada caso. O LED Luxeon 3014 é selecionado para simulações e implementações em três pontos de operação de cada topologia, em protótipos com potência nominal de 20W. A topologia buck-boost se destaca, por ter um fator de transmissão da ondulação de baixa frequência reduzido e constante para toda a faixa de operação.

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Author Biographies

Jean S. Brand , Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nascido em São Luiz Gonzaga – RS em 1993, é engenheiro eletricista (2017) e mestre em Engenharia Elétrica (2019) pela Universidade Federal de Santa Maria.

Atualmente busca o título de Doutor na mesma instituição. Suas áreas de interesse incluem sistemas eletrônicos de iluminação, drivers de LED, integração de conversores e conversores baseados em semicondutores GaN.

Maicol F. de Melo, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Sul-Rio-Grandense, Venâncio Aires – RS, Brasil

nascido em Cacequi – RS em 1989. Recebeu os títulos de Bacharel, Mestre e Doutor em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) em 2012, 2014 e 2018, respectivamente. Desde 2015 é Professor no Instituto Federal Sul-riograndense (IFSul), campus Venâncio Aires - RS.

Suas áreas de interesse incluem sistemas eletrônicos para iluminação, drivers de LEDs, eficiência energética, energia solar fotovoltaica e integração de fontes de energias renováveis e sistemas de iluminação.

J. Marcos Alonso, Universidad de Oviedo, Gijón, España

recebeu o título de mestre e doutor em engenharia elétrica pela Universidade de Oviedo, Espanha em 1990 e 1994, respectivamente. Desde 2007 é Professor Titular do Departamento de Engenharia Elétrica na Universidade de Oviedo.

Prof. Alonso é coautor de mais de 370 artigos em periódicos e conferências, incluindo mais de 90 publicações em jornais de alto fator de impacto. Suas áreas de interesse incluem iluminação eletrônica, conversores CC/CC, correção do fator de potência, inversores ressonantes e eletrônica de potência em geral. Ele detém 7 patentes espanholas.

Prof. Alonso recebeu 7 premiações IEEE. É Editor Associado das revistas IEEE Transactions on Power Electronics e IEEE Journal on Emerging and Selected Topics on Power Electronics. Atualmente é Past- hair do IEEE IAS Industrial Lighting and Displays Committee.

Marco A. Dalla Costa, Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria – RS, Brasil

nascido em Santa Maria – RS em 1978. Recebeu os títulos de Bacharel e Mestre em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Maria em 2002 e 2004, respectivamente, e o título de Doutor (com honras) em Engenharia Industrial pela Universidade de Oviedo, Gijón, Espanha em 2008. De 2008 a 2009 foi Professor Associado na Universidade de Caxias do Sul. Desde 2009 é Professor Associado na Universidade Federal de Santa Maria.

É autor de mais de 60 artigos completos publicados em periódicos nacionais e internacionais, mais de 100 artigos científicos publicados em congressos internacionais e nacionais e 2 patentes espanholas. Atualmente, é Presidente do Departamento Técnico do Manufacturing Systems Development and Applications Department (MSDAD) e Presidente do Industrial Lighting and Displays Committee (ILDC) da IEEE IAS (Industry Applications Society). Além disso, é Editor Associado dos seguintes periódicos: IEEE Transactions on Industrial Electronics e IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, ambos Qualis A1.

Suas áreas de interesse incluem: sistemas eletrônicos para iluminação, reatores eletrônicos para lâmpadas de descarga, drivers de LEDs e OLEDs, eficiência de circuitos eletrônicos, conexão de fontes de energia renovável à rede elétrica, transformadores de estado sólido e comunicação por luz visível.

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