A eletrônica de potência tem como principal objetivo a conversão e o controle de energia elétrica através do uso de componentes eletrônicos como transistores, DIACs, TRIACs, entre outros, sendo encontrados em níveis altos de energia como usinas geradoras e nas indústrias ou em níveis baixos como na computação e na robótica.
Os principais parâmetros para que ocorra esse controle são, tensão, corrente e frequência. A tensão e a corrente seriam razoavelmente fáceis de controlar suas intensidades, porém existem problemas como perdas por dissipação de calor ou por perdas magnéticas. Nesse caso, a eletrônica de potência se mostra mais viável pois ela contorna esses problemas com sistemas chaveados, controlando pulsos elétricos, consequentemente controlando a frequência do sinal.
As principais aplicações são:
Retificadores:
Os circuitos retificadores são circuitos que convertem um sinal AC num sinal DC e são divididos em duas categorias: controlados e não controlados.
Os circuitos não controlados possuem apenas diodos em sua composição, podendo apenas ter um, caracterizando uma saída de meia onda (onde apenas metade do ciclo é aproveitado devido a polarização do diodo), ou então 4 diodos (conhecido como ponte de diodos), resultado em uma retificação de onda completa (onde a distribuição dos componentes aproveitam todo sinal AC na entrada). Como a saída resulta em um sinal contínuo pulsante, é interessante o uso de capacitores em paralelo ao circuito para buscar usar a tensão de pico como um sinal contínuo, isso se deve ao fato do capacitor funcionar como circuito aberto quando está completamente carregado.
Os retificadores controlados, diferente do não controlado, é constituído por SCRs (Silicon Controlled Rectifier), onde, além de ter os polos positivo e negativo, ele possui um gate que é responsável por determinar a passagem de corrente nos terminais principais. A cada semiciclo, o gate comuta permitindo a passagem da corrente em uma determinada polaridade. O circuito passa a ser controlado quando é determinado o momento de comutação em relação à fase do sinal de entrada (podendo atrasar ou adiantar a corrente no SCR).
Chopper:
O chopper é um circuito que converte sinal DC com intensidade fixa para um sinal DC com tensão diferente. Mais conhecido como regulador de tensão linear, é mais comumente usado em sistemas que possui uma única fonte de alimentação e vários elementos com tensão de entrada de diferentes valores.
Esse sistema é constituído por semicondutores de potência, operando como chaves e elementos passivos (indutor e capacitor). A tensão de saída é controlada por um chaveamento ativo (geralmente com transistores) e por um chaveamento passivo (geralmente com diodos). A intensidade do sinal de saída se deve a frequência no chaveamento, essa técnica é chamada de PWM (Pulse Width Modulation) e na saída possui um filtro para evitar a variação de tensão.
Inversor:
Os circuitos inversores são usados para converter um sinal de entrada DC em um sinal AC. Uma aplicação bem comum é na entrada de subestações que recebem uma linha de transmissão de corrente contínua possibilitando a distribuição ser feita em corrente alternada.
Esse sistema é constituído por 3 partes: Oscilador, Transformador e Regulador.
O oscilador de potência é responsável por transformar o sinal de entrada contínuo em um sinal pulsante. Ele pode ser feito através do CI (circuito integrado) LM380 e filtros para eliminar os ruídos. Esse processo é necessário, pois o transformador não opera com sinais contínuos.
O transformador é um dispositivo com duas bobinas (enrolamento de cabo de cobre isolado com verniz), onde a diferença de voltas do cabo entre as bobinas determina a relação entre a tensão de entrada e a tensão de saída. Quando é injetada uma corrente pulsante na bobina primária, é induzido um campo magnético variante no transformador, esse fluxo magnético na bobina secundária induz uma força eletromotriz que possibilita o surgimento de uma corrente, respeitando a Lei de Ohm.
E por último, o regulador funciona como uma espécie de filtro, pois há uma chance muito grande de ocorrer surtos na saída, logo o regulador é necessário.
A partir disso, é possível perceber a importância da eletrônica de potência em qualquer sistema que necessite de uma alimentação de energia elétrica, seja com ela com baterias ou com uma fonte alternada.
Escrito por Lucas Alexandre