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LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

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LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos: - Encendido electrónico de un vehículo Encendido de una televisión Elevalunas eléctrico. Dispositivos de potencia:.

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Definición:

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

Ejemplos:

- Encendido electrónico de un vehículo

Encendido de una televisión

Elevalunas eléctrico

dispositivos de potencia
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
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Curva característica

i [mA]

1

i

+

P

V

N

-

0

V [V]

VD

(exponencial)

i [A]

V [Volt.]

-40

0

-2

A (ánodo)

K (cátodo)

DIODOS DE POTENCIA

slide6
Concepto de diodo ideal

En polarización directa, la caída de tensión es nula, sea cual sea el valor de la corriente directa conducida

i

V

i

Ánodo

+

DIODOS DE POTENCIA

V

curva característica

Cátodo

-

En polarización inversa, la corriente conducida es nula, sea cual sea el valor de la tensión inversa aplicada

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El diodo semiconductor

Terminal

P

Oblea de semiconductor

N

Terminal

Ánodo

Encapsulado (cristal o resina sintética)

Ánodo

Contacto metal-semiconductor

DIODOS DE POTENCIA

Contacto metal-semiconductor

Marca señalando el cátodo

Cátodo

Cátodo

slide8
Encapsulados de diodos

1N4148

(Si)

1N4007

(Si)

Axiales

DO 201

DIODOS DE POTENCIA

DO 204

slide9
2 diodos en cátodo común

Anillo de diodos

Puente de diodos

~

~

+

-

~

~

+

+

B380 C3700

(Si)

~

~

~

+

~

-

BYT16P-300A

(Si)

HSMS2827

(Schottky Si)

B380 C1500

(Si)

Agrupación de diodos semiconductores

DIODOS DE POTENCIA

slide10
Encapsulados de diodos

D 61

TO 220 AC

DOP 31

DO 5

DIODOS DE POTENCIA

TO 247

B 44

slide11
Encapsulados de diodos

Módulos de potencia

Varios dispositivos en un encapsulado común

Alta potencia

Aplicaciones Industriales

Se pueden pedir a medida

DIODOS DE POTENCIA

Satélites

Motores

slide12
i

Curva característica real

Curva característica ideal

Curva característica asintótica

pendiente = 1/rd

V

0

V

ideal

rd

V

Curvas características y circuitos equivalentes

DIODOS DE POTENCIA

Circuito equivalente asintótico

real (asintótico)

slide13
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

DIODOS DE POTENCIA

slide14
Características fundamentales
  • Tensión de ruptura
  • Caída de tensión en conducción
  • Corriente máxima
  • Velocidad de conmutación

Tensión de ruptura

DIODOS DE POTENCIA

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

slide15
Tensión de codo

i

V

0

Curva característica real

pendiente = 1/rd

DIODOS DE POTENCIA

V

A mayor tensión de ruptura , mayor caída de tensión en conducción

Señal

Potencia

Alta tensión

VRuptura

< 100 V

200 – 1000 V

10 – 20 kV

VCodo

0,7 V

< 2 V

> 8 V

slide16
Datos del diodo en corte

Tensión inversa VRRM

Repetitive Peak Voltage

DIODOS DE POTENCIA

La tensión máxima es crítica

Pequeñas sobretensiones pueden romper el dispositivo

slide17
La corriente máxima se indica suponiendo que el dispositivo está atornillado a un radiador

Datos del diodo en conducción

Corriente directa IF

Forward Current

Corriente directa de pico repetitivo IFRM

Repetitive Peak Forward Current

DIODOS DE POTENCIA

slide18
Características dinámicas

R

i

a

b

+

V2

V

V1

-

i

V1/R

t

t

V

-V2

Indican capacidad de conmutación del diodo

Transición de “a” a “b”

DIODOS DE POTENCIA

Comportamiento dinámicamente ideal

slide19
Características dinámicas

R

i

a

b

+

V2

V

V1/R

V1

i

-

trr

t

-V2/R

ts

tf(i= -0,1·V2/R)

V

t

-V2

Transición de “a” a “b”

DIODOS DE POTENCIA

ts = tiempo de almacenamiento (storage time )

tf = tiempo de caída (fall time )

trr = tiempo de recuperación inversa (reverse recovery time )

slide20
R

Características dinámicas

Transición de “b” a “a” (encendido)

i

a

b

+

V2

V

V1

-

0,9·V1/R

i

0,1·V1/R

td

tr

tfr

El proceso de encendido es más rápido que el apagado.

DIODOS DE POTENCIA

td = tiempo de retraso (delay time )

tr = tiempo de subida (rise time )

tfr = td + tr = tiempo de recuperación directa (forward recovery time )

slide21
Características dinámicas

DIODOS DE POTENCIA

slide22
Características Principales

Corriente directa

Tensión inversa

Tiempo de recuperación

Caída de tensión en conducción

DIODOS DE POTENCIA

Encapsulado

slide23
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:

DIODOS DE POTENCIA

slide24
Tipos de diodos

Se clasifican en función de la rapidez (trr)

VRRM

IF

trr

100 V - 600 V

1 A – 50 A

> 1 s

  • Standard
  • Fast
  • Ultra Fast
  • Schottky

100 V - 1000 V

1 A – 50 A

100 ns – 500 ns

200 V - 800 V

1 A – 50 A

20 ns – 100 ns

15 V - 150 V

1 A – 150 A

< 2 ns

DIODOS DE POTENCIA

Las características se pueden encontrar en Internet (pdf)

Direcciones web

www.irf.com

www.onsemi.com

www.st.com

www.infineon.com

slide25
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

DIODOS DE POTENCIA

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