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Dispositivos de potencia de
estado sólido
Introducción: tipos de electrónica
Electrónica de
comunicaciones
Electrónica
Analógica
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Dispositivos de potencia de
estado sólido
Introducción: tipos de electrónica
Electrónica
Digital
Instrumentación
Electrónica,
Bioinstrumentación
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Dispositivos de potencia de
estado sólido
Introducción: tipos de electrónica
A
B
Electrónica de
Dispositivos y
Microelectrónica
Electrónica de Potencia
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Dispositivos de potencia de
estado sólido
Introducción: Transformación de la energía eléctrica
Fuente
Primaria
- Red
- Baterías
- Paneles solares
- Generadores Eólicos
- Etc.
Circuito de
Potencia
gobierno
Carga
información
Circuito de
Control o mando
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- Resistencia
- Baterías
- Lámparas
- Motores
- Etc.
Dispositivos de potencia de
estado sólido
Introducción: Tipos de conversión de la energía
CA / CC
CC / CC
Rectificador
Regulador
de continua
CA / CA
CC / CA
•Cicloconvertidor
•Reg. alterna
Inversor
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Dispositivos de potencia de
estado sólido
Introducción: Rangos de potencia según aplicación
Baja: <100W
• Alarmas
• Balastos Electrónicos
•Fuentes de alimentación
• Herramientas Eléctricas
•Motores pequeños.
Alta: 1kW – 100kW
• Equipos de rayos X.
• Tomógrafo
• Secadores
• Soldadura automática
•Resonadores magnéticos
Media: 100W – 1kW
• Cargadores de Baterías
• Balastos Eléctrícos (HID)
• Secadores industriales
• Reguladores de Velocidad
Muy Alta: 100kW – 100MW
• Reguladores de Tomas (Alta tensión)
• Inversores para generadores
• Inversores no autónomos para
generadores
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Dispositivos de potencia de
estado sólido
Clasificación:
1. Diodos de potencia: uso general, de alta
velocidad y Schottky. Tienen ánodo y cátodo, su
voltaje de juntura va de 0.5 V a 1.2 V y cuando
se polariza en inverso está en bloqueo.
http://img.directindustry.es/images_di/photo-g/diodo-de-potencia-203480.jpg
Dispositivos de potencia de
estado sólido
Clasificación:
2. Tiristores: Dispositivos de tres terminales (ánodo,
cátodo y compuerta). SCR, diac, triac, cuadrac,
desactivado por compuerta GTO, de conducción
inversa RCT, activadors por luz LASCR, etc.
http://www.coronabrasil.com.br/espanhol/imagens/semi_condutores/tiristores.jpg
Dispositivos de potencia de
estado sólido
Clasificación:
3. Transistores bipolares, BJT, de potencia: trabajan
hasta 1400 V y 400 A. Por lo general operan
como interruptores en emisor común.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/Electronic_component_transistors.jpg
Dispositivos de potencia de
estado sólido
Clasificación:
4. MOSFET de potencia: Se emplea en aplicaciones
de potencia de alta velocidad. Trabajan en
rangos de 1000V y 50A. Son sensibles a la
estática.
http://img.directindustry.es/images_di/photo-g/transistor-de-potencia-mosfet-192568.jpg
Dispositivos de potencia de
estado sólido
Clasificación:
5. Transistores bipolares de compuerta aislada
IGBT: Son controlados por voltaje, son más
rápidos que los BJT. 1200 V y 400 A.
http://rocky.digikey.com/weblib/IXYS/Web%20Photos/New%20Photos/TO-247AD.jpg
http://www.wholesaleec.com/upload/upimg080%5CIGBT-module-9240.JPG
Dispositivos de potencia de
estado sólido
MARGEN DE POTENCIA (V·A)
Comparación de desempeño
107
SCR
106
105
GTO
104
103
102
BJT
IGBT
10 102 103 104 105 106 107 108
FRECUENCIA (Hz)
MOSFET
Dispositivos de potencia de
estado sólido
Montaje físico
Montaje 1
Disipador
Tiristor
Tuerca
Montaje 2
Transistor
Disipador
Tuerca
Dispositivos de potencia de
estado sólido
Montaje físico
Montaje 3
Radiador
Press-package
Diodos de potencia
DIODO SHOCKLEY: Es un diodo especial que se
construye con 4 capas semiconductoras.
http://www.inele.ufro.cl/bmonteci/semic/apuntes/electronbasic/10_archivos/IMG00001.gif
Diodos de potencia
DIODO SHOCKLEY: Modelo de cuatro capas
http://imagenes.unicrom.com.s3.amazonaws.com/diodo_4_capas.gif
Diodos de potencia
DIODO SHOCKLEY: Operación básica
http://www.todomonografias.com/images/2007/04/104908.gif
Diodos de potencia
DIODO SHOCKLEY: Ecuaciones características:
Para el transistor 𝑄1 , se cumple que:
𝐼𝐵1 = 𝐼𝐸1 − 𝐼𝐶1 − 𝐼𝐶𝐵𝑂1
Como 𝐼𝐶 = 𝛼𝐶𝐷 𝐼𝐸1 ,
𝐼𝐵1 = 𝐼𝐸1 − 𝛼𝐶𝐷1 𝐼𝐸1 − 𝐼𝐶𝐵𝑂1
= (1-𝛼𝐶𝐷1 ) 𝐼𝐸1 −𝐼𝐶𝐵𝑂1
La corriente en el ánodo, 𝐼𝐴 , es igual a 𝐼𝐸1 , luego:
𝐼𝐵1 = (1-𝛼𝐶𝐷1 ) 𝐼𝐴 −𝐼𝐶𝐵𝑂1
Y para 𝑄2 , se tiene que:
𝐼𝐶2 = 𝛼𝐶𝐷2 𝐼𝐸2 + 𝐼𝐶𝐵𝑂2
La corriente en el cátodo, 𝐼𝑘 , es igual a 𝐼𝐸2 , luego:
𝐼𝐶2 = 𝛼𝐶𝐷2 𝐼𝐾 + 𝐼𝐶𝐵𝑂2
Y como 𝐼𝐶2 = 𝐼𝐵1,
𝛼𝐶𝐷2 𝐼𝐾 + 𝐼𝐶𝐵𝑂2 = (1-𝛼𝐶𝐷1 ) 𝐼𝐴 −𝐼𝐶𝐵𝑂1
Pero como 𝐼𝐴 e 𝐼𝑘 son iguales:
𝛼𝐶𝐷2 𝐼𝐴 + 𝐼𝐶𝐵𝑂2 = (1-𝛼𝐶𝐷1 ) 𝐼𝐴 −𝐼𝐶𝐵𝑂1
Despejando 𝐼𝐴 , se tiene:
𝐼
+𝐼𝐶𝐵𝑂2
𝐶𝐷1 +𝛼𝐶𝐷2 )
𝐶𝐵𝑂1
𝐼𝐴 =1−(𝛼
Diodos de potencia
DIODO SHOCKLEY: Operación básica
Corriente de
retención
Encendido región
de conducción
en directa
Apagado,
región de bloqueo
Voltaje de ruptura en directa
http://www.profesormolina.com.ar/tutoriales/enica_pot/img00002.gif
Diodos de potencia
DIODO SHOCKLEY: Aplicación: oscilador de
relajación
http://www.monografias.com/trabajos78/dispositivos-control/image011.jpg