Os reguladores chaveados possuem uma eficiência que não pode ser encontrada em qualquer outra configuração quando se trata de projeto de fonte de alimentação.
Em outros artigos tratamos dos circuitos "charge pump" que possibilitam a elaboração de alguns circuitos bastante eficientes nesta categoria de aplicações. No entanto eles não são únicos o que nos leva a dar aos projetistas as outras configurações existentes.
Basicamente, existem quatro tipos de conversores DC/DC mais usados nos projetos práticos:
Boost - que fornece uma tensão de saída maior do que a aplicada na entrada
Buck - que fornece uma tensão de saída menor do que a aplicada na entrada
Buck-boost (inversor) em que a tensão de saída tem polaridade oposta a aplicada na entrada.
Fly-back em que temos diversas tensões de saída que podem ser maiores ou menores do que a tensão de entrada.
Na figura 1 mostramos de forma simplificada os quatro tipos de circuitos.
Explicamos como funcionam os conversores do tipo "boost".
O Indutor
O elemento básico dos conversores do tipo boost é um indutor. Assim, nada melhor do que começarmos nossas explicações pela ação deste componente no circuito.
Ao estabelecermos uma tensão num indutor, de modo que uma corrente possa circular através deste componente, a sua intensidade vai variar com o tempo.
Esta corrente vai ser dada pela expressão:
V = L (di/dt)
O comportamento elétrico de um indutor quando aplicamos tensões que variam tem algumas características interessantes.
A primeira é que só aparece tensão nos terminais do indutor, se aplicarmos neste componente uma tensão que varia com o tempo.
A segunda é que o indutor não responde às variações da tensão instantaneamente.
Ele precisa de um tempo para isso.
Finalmente, quanto mais rápida for a variação da corrente num indutor maior será a tensão que aparece nos seus terminais.
Este comportamento dos indutores pode ser melhor visualizado na figura 2.
Veja que o parâmetro mais importante neste comportamento do indutor é di/dt que mede como a corrente varia com o tempo: (é a taxa da variação da corrente).
Veja que a rampa linear no indutor só ocorre quando a se aplica uma tensão constante neste elemento.
Estes fatos são de grande importância para se entender com o funcionam os circuitos do tipo "boost".
De uma maneira mais simples de entender, podemos dizer que da mesma forma que um capacitor armazena energia no campo elétrico entre as armaduras, um indutor armazena energia no campo magnético criado pela corrente, conforme mostra a figura 3.
Quando a tensão é aplicada num indutor as linhas de força se expandem armazenando energia. Quando a tensão deixa de ser aplicada, o campo se contrai com as linhas de força cortando as espiras do indutor e com isso induzindo uma tensão.
Esta tensão será tanto maior quanto mais rápida for a contração do campo o que permite usar este componente para gerar tensões maiores do que a aplicada.
Esta tecnologia é justamente usada nos conversores boost, onde o indutor funciona como uma espécie de reservatório de energia que ainda pode aumentar o valor da tensão aplicada.
