Tema VII. Dispositivos semiconductores de potencia. Interruptores.

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1 Tema VII. Dispositivos semiconductores de potencia. Interruptores.
Lección 21 Asociación de semiconductores. 21.1 Ecualización estática. Asociación serie y paralelo de diodos y SCRs. Asociación serie y paralelo de transistores. 21.2 Ecualización dinámica.

2 21.1 Ecualización estática.
a) Asociación en serie de diodos y SCRs El objetivo es repartir la tensión inversa entre todos los diodos. Es típico de aplicaciones de alta tensión. El problema radica en que los diodos no tienen las mismas características y no se repartirán por igual la tensión. El diodo más ideal soportará más tensión.  PELIGRO DE DESTRUCCIÓN. ECUALIZACIÓN

3 21.1 Ecualización estática.
Mediante la ecualización se llevará a cabo el reparto de tensiones. Se coloca una resistencia en paralelo con cada dispositivo. Para calcularla, se linealiza la característica, asumiendo un comportamiento resistivo. Problema: Resistencias distintas y la sustitución de un diodo requiere el recálculo de su resistencia... NO OPERATIVO. Para que todas las resistencias sean iguales: Se toma el menos ideal de los diodos y se calcula la mínima resistencia equivalente del diodo. vRT = Tensión inversa de trabajo. iRmax = Máxima corriente inversa.

4 21.1 Ecualización estática.
Se considerará un diodo ideal ¿qué tensión soporta? (Divisor resistivo) Como el diodo ideal es el que soportará mayor tensión inversa, entonces imponemos: vRideal < vRRM Despejando el valor de la resistencia: (En el caso de SCRs se debe tener en cuenta el doble efecto del bloqueo directo e inverso, tomándose la menor de las resistencias calculadas).

5 21.1 Ecualización estática.
b) Asociación en paralelo de diodos y SCRs En este caso todos los dispositivos soportan la misma tensión directa, pero pueden existir desequilibrios en cuanto a la corriente que circula por cada uno. El más ideal se llevará más corriente y, por tanto, disipará más potencia. La ecualización evitará que ningún dispositivo se destruya. Se colocan resistencias en serie.

6 21.1 Ecualización estática.
Se linealizan las características y se ponen todas las R iguales. Supondremos uno ideal y los otros iguales al peor de todos con una resistencia equivalente: Req = vF / iF Impondremos que la corriente del ideal (máxima) sea menor de la máxima corriente de trabajo, iFM: iFideal < iFM Donde: Resultando:

7 21.2 Ecualización dinámica.
Cada dispositivo tiene diferentes características dinámicas y en las entradas/salidas de conducción puede haber sobretensiones o sobrecorrientes. Es el caso típico de la asociación de tiristores. En la entrada en conducción, aún cuando los impulsos sean simultáneos, el SCR más rápido le pasa toda la tensión al más lento. (Lo mismo en la salida de conducción, el más rápido es el que soporta toda la tensión). Se colocan condensadores en paralelo para limitar la subida de tensión. Para evitar picos de corriente en la descarga del condensador sobre el SCR, se añade una resistencia serie. R  Ec. Estática. RS, C  Ec. Dinámica.

8 21.2 Ecualización dinámica.
Cálculo de los condensadores: - Se calculan de forma aproximada obviando el efecto de la resistencia. - Se considera que uno sale instantáneamente y otro que tarda un tiempo tb. - Durante el proceso, la corriente se considera constante.

9 21.2 Ecualización dinámica.
IMPORTANTE: En el paso de bloqueo a conducción, todos los dispositivos deben dispararse a la vez. Si no es así, hay desequilibrios de tensión que pueden ser peligrosos!. Solo un dispositivo está referido a masa. Los demás deben ser disparados teniendo en cuenta que están referidos a una tensión flotante  DRIVER AISLADO. Tensión de aislamiento < 2000V:  Acoplamiento óptico. Tensión de aislamiento > 2000V:  Acoplamiento magnético o óptico por fibra óptica

10 21.2 Ecualización dinámica.
En la asociación en paralelo pueden aparecer problemas de sobrecorrientes en la entrada en conducción. Si uno entra antes que los demás, toda la corriente circularía por él y podría destruirse. Se emplean inductancias en serie que limitan la subida de la corriente dando tiempo a que entren los demás tiristores: