A eficiência energética é, hoje, um dos pilares centrais no desenvolvimento de sistemas eletrônicos modernos. Desde dispositivos IoT alimentados por pequenas baterias até sistemas industriais e automotivos de alta potência, existe um objetivo comum: converter energia com o mínimo de perdas possível.
Nesse contexto, os conversores CC-CC se tornaram componentes indispensáveis para regular, isolar e adaptar tensões em praticamente qualquer dispositivo eletrônico. Entretanto, projetar um conversor eficiente não é apenas questão de escolher a topologia certa ou aplicar semicondutores de alto desempenho, é necessário medir, otimizar e validar a eficiência com precisão, etapa por etapa, ao longo do ciclo de P&D.
Este artigo explora com profundidade:
- A importância da eficiência em conversores CC-CC;
- Quais desafios surgem na medição de potência;
- Como avaliar e melhorar o desempenho real do conversor;
- E uma metodologia prática para realizar testes com precisão, sem complicações.
Por que a eficiência é tão importante nos conversores CC-CC?
Todo conversor elétrico apresenta perdas seja por condução, comutação, resistência parasitária, histerese magnética ou processos térmicos. Mesmo pequenas perdas acumuladas ao longo do tempo podem representar:
- Redução da autonomia de baterias;
- Aquecimento excessivo;
- Desgaste acelerado de componentes;
- Maior necessidade de dissipação térmica;
- E até falhas prematuras no sistema.
Esses efeitos são especialmente críticos em aplicações como:
Ou seja: a eficiência não é apenas um número, é um fator que define custo, confiabilidade e desempenho do produto.
O processo incremental de otimização da eficiência
Projetar um conversor eficiente não acontece de uma só vez. A eficiência é o resultado de pequenas melhorias sucessivas, que envolvem:
- Seleção de topologia (buck, boost, flyback, forward, LLC etc.)
- Dimensionamento de magnetismos (indutores e transformadores)
- Escolha de MOSFETs, diodos ou semicondutores GaN/SiC
- Estratégias de comutação (hard switching, soft switching)
- Qualidade e posicionamento dos capacitores
- Layout da placa para reduzir parasitismos
- Ajustes iterativos após medições reais
É por isso que medir eficiência de forma precisa é fundamental para comparar variações e validar melhorias. Porém, medir eficiência não é tão simples quanto parece.
Por que medir eficiência pode ser desafiador
A eficiência de um conversor CC-CC é calculada a partir das potências:
Mas, para que esse cálculo seja confiável, é necessário:
- Medir tensão e corrente com alta precisão (inclusive em níveis muito baixos)
- Garantir estabilidade térmica durante o teste
- Isolar fontes de ruído elétrico durante a medição
- Repetir medições com consistência para comparação real
Pequenas imprecisões nos instrumentos podem mascarar melhorias significativas no projeto. Por isso, escolher o equipamento certo faz toda a diferença.
O que acontece quando a precisão de medição é insuficiente?
Sem precisão adequada, o projetista corre riscos como:
Em P&D, perder tempo é perder dinheiro, tanto no protótipo quanto na etapa de certificação.
A solução: fontes de alimentação inteligentes com medição integrada
Modelos como R&S®NGM202 e R&S®NGL202 foram desenvolvidos exatamente para esse cenário.
Eles permitem:
- Alimentar o conversor (fonte regulada)
- Carregar a saída (como carga eletrônica)
- Medir tensão e corrente na entrada e na saída simultaneamente
- Calcular eficiência automática na tela
Ou seja:
- um único instrumento substitui fonte + multímetros + carga eletrônica.
- Arquitetura de dois quadrantes
Esses equipamentos funcionam como:
- Emissor de energia → alimentando o conversor
- Absorvedor de energia → drenando a potência da saída
Isso traz:
- Agilidade na configuração
- Precisão nas leituras
- Redução no número de cabos e conexões (e no ruído!)
Como realizar o teste na prática (Passo a Passo)
1. Configure o canal 1 como fonte
Ajuste a tensão nominal de entrada do conversor.
Defina limite de proteção de sobrecorrente.
2. Configure o canal 2 como carga
Selecione o modo de corrente constante (CC load).
Ajuste a corrente de saída conforme projeto.
3. Ative sensoriamento remoto (sense)
Isso compensa quedas de tensão em cabos e melhora a precisão.
4. Ligue ambos os canais
Observe a estabilidade térmica antes de registrar leituras.
5. Compare entrada e saída
O próprio instrumento reporta:
Tensão de entrada (Vin)
Corrente de entrada (Iin)
Tensão de saída (Vout)
Corrente de saída (Iout)
Eficiência instantânea
Simples, repetível e extremamente confiável.
Por que essa abordagem acelera P&D
Ou seja:
Você reduz retrabalho, economiza recursos e acelera a decisão de engenharia.
Conclusão: Eficiência é resultado de precisão + método
Desenvolver conversores CC-CC eficientes é uma tarefa que exige:
- Rigor técnico,
- Iteração constante,
- Medições confiáveis,
- E ferramentas apropriadas.
A capacidade de detectar pequenas melhorias na eficiência é o que separa um protótipo “ok” de um conversor verdadeiramente otimizado e pronto para produção.
Com o suporte de equipamentos como R&S®NGM202 e R&S®NGL202, e o atendimento técnico especializado da OKK Soluções Tecnológicas, laboratórios e engenheiros podem projetar sistemas mais eficientes, compactos e confiáveis desde o primeiro protótipo até a produção final.