No abstract

A generalização para modelagem numérica utilizando engenharia assistida por computador (Computer-aided engineering – CAE) para sistemas físicos fez com que esta se tornasse uma das melhores formas para a solução de problemas em uma variedade de disciplinas de engenharia, por exemplo eletromagnetismo, transferência de calor e dinâmica dos fluidos. Neste trabalho propõe-se a utilização da CAE para a simulação térmica de conversores estáticos que utilizam semicondutores de nitreto de gálio (GaN). Uma placa de circuito impresso (PCB) do conversor foi construída e testada para estabelecer o desempenho da linha de base do projeto. Esse é analisado com um ciclo de pré-processamento, solução, análise dos resultados e atualização do modelo até que os resultados corroborem para o arrefecimento do dispositivo. Como exemplo prático para validações das simulações e desempenho térmico dos semicondutores GaN, utilizou-se um conversor Boost de 100W. Com isso, espera-se desenvolver, de forma iterativa, um sistema de dissipação de calor para evitar o sobreaquecimento dos componentes deste circuito, reduzindo os custos e o tempo necessários para o desenvolvimento de soluções para o gerenciamento térmico destes conversores, tornando o desenvolvimento de conversores eletrônicos mais rápido e otimizado.

Resumo-Eficiência é um fator chave para o desenvolvimento de sistemas de iluminação autônomos. Devido à separação temporal entre geração e consumo de energia em sistemas autônomos de iluminação pública, um conversor estático se faz necessário para a gestão energética das diferentes funções do sistema. Este artigo propõe uma solução de estágio único com transistores GaN. Obedecendo certos requisitos com relação aos níveis de tensão, esta topologia permite a conexão paralela entre painel fotovoltaico e carga LED, eliminando a necessidade de relés tipicamente utilizados em outras soluções e reduzindo custos e a complexidade do sistema. Um protótipo de 100 W foi desenvolvido e avaliado. No modo carregador de bateria, o circuito opera em 250 kHz e apresenta eficiências maiores que 92% em toda a faixa de potência com um valor máximo de 97,3%. No modo driver de LED, a frequência de operação escolhida foi de 345 kHz e uma eficiência máxima de 95,8% foi obtida. Palavras-chave-Conversores CC-CC. Diodos Emissores de Luz. Nitreto de Gálio. Sistemas Autônomos.