LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Transcripción

1 LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

2 Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica.

3 Dispositivos de potencia: Los dispositivos de potencia se van a identificar por las siguientes características: Tienen dos estados de funcionamiento: bloqueo y conducción Son capaces de soportar potencias elevadas El funcionamiento de estos dispositivos tiene que ser posible con poca potencia

4 EL DIODO DE POTENCIA

5 Curva característica + V - P N i A (ánodo) K (cátodo) 1 i [ma] (exponencial) 0 VD V [V] -40 i [ A] V [Volt.] 0-2

6 Concepto de diodo ideal Ánodo i + En polarización directa, la caída de tensión es nula, sea cual sea el valor de la corriente directa conducida i V curva característica Cátodo - V En polarización inversa, la corriente conducida es nula, sea cual sea el valor de la tensión inversa aplicada

7 El diodo semiconductor Ánodo Encapsulado (cristal o resina sintética) Ánodo Terminal Contacto metalsemiconductor P N Oblea de semiconductor Cátodo Marca señalando el cátodo Cátodo Terminal Contacto metalsemiconductor

8 Encapsulados de diodos Axiales 1N4148 (Si) DO 201 DO 204 1N4007 (Si)

9 Agrupación de diodos semiconductores 2 diodos en cátodo común Puente de diodos Anillo de diodos ~ ~ + ~ + ~ + ~ ~ BYT16P-300A (Si) - + ~ ~ - B380 C3700 (Si) B380 C1500 (Si) HSMS2827 (Schottky Si)

10 Encapsulados de diodos TO 220 AC D 61 DOP 31 DO 5 TO 247 B 44

11 Encapsulados de diodos Módulos de potencia Varios dispositivos en un encapsulado común Alta potencia Aplicaciones Industriales Se pueden pedir a medida Motores Satélites

12 Curvas características y circuitos equivalentes Curva característica ideal i Curva característica real Curva característica asintótica 0 V V pendiente = 1/r d Circuito equivalente asintótico ideal r d real (asintótico) V

13 Parámetros Parámetros en inversa: VR= Tensión Inversa (Tensión continua capaz que es de soportar el diodo) VRM = Tensión de pico VBR = Tensión de ruptura IR = Corriente inversa (corriente de fuga) Parámetros en directa: VD = Tensión en directa I = Corriente directa IAV= Corriente media directa IFM= Corriente máxima en directa IFRM = Corriente de pico repetitiva IFSM= Corriente directa de sobrecarga

14 Características fundamentales Tensión de ruptura Caída de tensión en conducción Corriente máxima Velocidad de conmutación Tensión de ruptura Baja tensión Media tensión Alta tensión 15 V 30 V 45 V 55 V 60 V 80 V 100 V 150 V 200 V 400 V 500 V 600 V 800 V 1000 V 1200 V

15 Tensión de codo i Curva característica real pendiente = 1/r d V 0 V A mayor tensión de ruptura, mayor caída de tensión en conducción Señal Potencia Alta tensión V Ruptura < 100 V V kv V Codo 0,7 V < 2 V > 8 V

16 Datos del diodo en corte Tensión inversa V RRM Repetitive Peak Voltage La tensión máxima es crítica Pequeñas sobretensiones pueden romper el dispositivo

17 Datos del diodo en conducción Corriente directa I F Corriente directa de pico repetitivo I FRM Forward Current Repetitive Peak Forward Current La corriente máxima se indica suponiendo que el dispositivo está atornillado a un radiador

18 Características dinámicas Indican capacidad de conmutación del diodo R a b V 2 V 1 i V 1 /R V i + V - t t Transición de a a b Comportamiento dinámicamente ideal -V 2

19 Características dinámicas Transición de a a b a b V 1 V 2 R t s = tiempo de almacenamiento (storage time ) t f = tiempo de caída (fall time ) i + V - i -V 2 /R V 1 /R t rr V t s t t t f (i= -0,1 V 2 /R) t rr = tiempo de recuperación inversa (reverse recovery time ) -V 2

20 Características dinámicas Transición de b a a (encendido) R a b V 2 V 1 i 0,9 V 1 /R 0,1 V 1 /R i + V - El proceso de encendido es más rápido que el apagado. t d t fr t r t d = tiempo de retraso (delay time ) t r = tiempo de subida (rise time ) t fr = t d + t r = tiempo de recuperación directa (forward recovery time )

21 Características dinámicas

22 Características Principales Corriente directa Tensión inversa Tiempo de recuperación Caída de tensión en conducción Encapsulado

23 Tiempo de recuperación en inversa Un diodo de potencia tiene que poder conmutar rápidamente del estado de corte al estado de conducción. El tiempo que tarda en conmutar se llama : TIEMPO DE RECUPERACIÓN EN INVERSA Los diodos se pueden clasificar en función de su tiempo de recuperación:

24 Tipos de diodos Se clasifican en función de la rapidez (t rr ) V RRM I F t rr Standard 100 V V 1 A 50 A > 1 s Fast 100 V V 1 A 50 A 100 ns 500 ns Ultra Fast 200 V V 1 A 50 A 20 ns 100 ns Schottky 15 V V 1 A 150 A < 2 ns Las características se pueden encontrar en Internet (pdf) Direcciones web

25 Aplicaciones: DIODOS DE GAMA MEDIA: Fuentes de alimentación Soldadores DIODOS RÁPIDOS Aplicaciones en que la velocidad de conmutación es crítica Convertidores CD CA DIODOS SCHOTTKY Fuentes de alimentación de bajo voltaje y alta corriente Fuentes de alimentación de baja corriente eficientes