Análise de um amplificador classe B para cargas piezelétricas

Abstract

À minha filha Nathália,'Billie', que também foi uma grande motivadora para a busca de um Sol brilhante em nossas vidas. Ao amigo Hélcio Silva (i.m.), vítima dessa terrível pandemia, grande companheiro de trabalho e estudos. vi Agradecimentos Agradeço primeiramente a Deus que me deu forças para trilhar por esse caminho. À Profa. Dra. Talia Simões dos Santos Ximenes e ao Prof. Dr. Rangel Arthur pela atenção, apoio e informações dispensadas, no decorrer dessa pós-graduação. Agradeço especialmente ao meu orientador, Prof. Dr. Francisco José Arnold, pelo profissionalismo, atenção e disponibilidade de atendimento dedicados para a elaboração deste trabalho. Agradeço também aos professores e funcionários da Faculdade de Tecnologia daUniversidade Estadual de Campinas pelo grandioso serviço prestado à pesquisa e também a todos meus colegas da pós-graduação.O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior -Brasil (CAPES) -Código de Financiamento 001.vii ResumoTransdutores piezelétricos são dispositivos utilizados em diversas aplicações no campo da instrumentação industrial, incluindo a geração de ultrassom para diversos fins. Para geração de ultrassom, esses dispositivos precisam ser excitados por potências elétricas que, por meio da conversão piezelétrica, transformam energia elétrica em energia acústica. Para aplicações de ultrassom de potência empregam-se amplificadores eletrônicos de elevada eficiência para alimentar o transdutor. A carga desse amplificador é constituída pelo transdutor e pelo meio de propagação. Estes elementos podem sofrer modificações de suas propriedades físicas, as quais influenciarão na resposta do amplificador. Portanto, o projeto do amplificador deve levar em conta variações de impedância elétrica (magnitude e fase) de sua carga. A proposta deste trabalho é analisar um amplificador de potência classe B para acionar transdutores piezelétricos. Este estudo concentrou-se no balanço de potência dos amplificadores de classe B sob cargas reativas aplicadas, de modo a emular o comportamento de um transdutor piezelétrico. Resultados teóricos e experimentais foram confrontados com a intenção de compreender os limites de operação do amplificador quando sua carga apresenta componentes reativas. Os resultados mostraram que a inclusão de componentes reativas na carga do amplificador leva a situações de perda de eficiência e aumento na dissipação dos transistores.Com este estudo espera-se obter subsídios para aplicação de um sistema de preservação desses amplificadores através de circuitos seguidores de ressonância.