Calculadora de conversor forward

Calcule ciclo de trabalho, potência, corrente de entrada e período de comutação de um conversor forward DC-DC isolado.

Projete um conversor forward
Informe valores elétricos positivos, relação de espiras primário-secundário, eficiência decimal e frequência de comutação.

Sobre o projeto de conversores forward

O conversor forward é uma topologia DC-DC isolada que transfere energia do primário para o secundário enquanto a chave principal está ligada. Diferentemente do flyback, não armazena intencionalmente toda a energia do ciclo no núcleo. O retificador e o indutor de saída suavizam os pulsos secundários em uma saída contínua regulada. A calculadora estima o ciclo ideal pela tensão de entrada, saída desejada e relação de espiras primário-secundário. Também calcula potência de saída, potência de entrada necessária, corrente média de entrada e período de comutação. A relação usada é: tensão de saída igual ao ciclo de trabalho vezes tensão de entrada dividido pela relação de espiras. Reorganizando, o ciclo é tensão de saída vezes relação de espiras dividido pela tensão de entrada. Portanto, informe a relação como espiras do primário divididas pelas do secundário. Um ciclo acima de cem por cento é impossível; conversores reais de uma chave normalmente precisam de margem de desmagnetização bem maior. Quedas nos semicondutores, resistência dos enrolamentos, indutância de dispersão, tempo morto e limites de controle reduzem ainda mais a tensão disponível. A potência de saída é tensão vezes corrente de saída. A entrada estimada divide esse valor pela eficiência decimal: 0.85 significa 85 por cento. A corrente média de entrada é potência de entrada dividida pela tensão de entrada. São médias de regime permanente para uma primeira estimativa, não correntes de pico da chave ou dos enrolamentos. Os picos dependem da corrente magnetizante, ondulação no indutor, projeto do transformador, transições e modo de condução. O período é o inverso da frequência e aparece em microssegundos. Use o resultado como verificação inicial antes de escolher controlador, transformador, rede de desmagnetização, retificadores e filtro. Confira os limites do controlador e de reset do núcleo em toda a faixa de entrada. Selecione componentes para os piores casos de tensão, corrente, temperatura e esforços transitórios, não apenas médias nominais. A eficiência varia com carga e frequência; em produção, substitua o valor único por perdas medidas ou um modelo detalhado. Distâncias de isolação, projeto térmico, compatibilidade eletromagnética, estabilidade da malha e proteção contra falhas exigem análises separadas.

Exemplos de conversor forward

Dados de projetoValores calculadosAplicação
24 V para 5 V, N 4, 2 A, η 0.85Ciclo de 83.333333%, saída de 10 WFonte isolada de baixa potência
48 V para 12 V, N 3, 5 A, η 0.88Ciclo de 75%, saída de 60 WFonte de média potência
400 V para 24 V, N 12, 10 A, η 0.92Ciclo de 72%, saída de 240 WProjeto com entrada de alta tensão

Como calcular um conversor forward

  1. Informe a tensão mínima de entrada em operação e a tensão de saída necessária.
  2. Informe a relação de espiras primário-secundário e a corrente de saída.
  3. Expresse a eficiência como decimal e informe a frequência de comutação em hertz.
  4. Selecione Calcular e confira ciclo, potência, corrente e período.

Perguntas frequentes

Como calcular o ciclo de trabalho do conversor forward?

Multiplique a tensão de saída pela relação de espiras primário-secundário e divida pela tensão de entrada. Confira o resultado ideal com os limites do controlador e de desmagnetização.

A eficiência deve ser informada como percentual?

Use um decimal, como 0.85 para 85 por cento. O valor estima a potência de entrada e a corrente média de entrada.

Por que o ciclo calculado pode ser inviável?

A equação ideal omite tempo de desmagnetização, perdas de comutação e quedas nos semicondutores. Um conversor real precisa de margem para resetar o núcleo com segurança.

Corrente média de entrada é o pico na chave?

Não. É uma média do balanço de potência em regime permanente. O pico também inclui ondulação e corrente magnetizante e exige um projeto detalhado do estágio de potência.

O que a frequência de comutação altera?

Uma frequência maior encurta cada período e pode reduzir os componentes magnéticos. Também pode aumentar perdas de comutação e do núcleo, exigindo um compromisso de projeto.