LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

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1 LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

2 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

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 P N + - i V Curva característica 0 1 VDVD i [mA] V [V] (exponencial) DIODOS DE POTENCIA A (ánodo) K (cátodo) -40 0 -2 i [  A] V [Volt.]

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

7 El diodo semiconductor Ánodo Cátodo Ánodo Cátodo Encapsulado (cristal o resina sintética) Terminal P N Marca señalando el cátodo Contacto metal- semiconductor Oblea de semiconductor DIODOS DE POTENCIA

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

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

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

11 Encapsulados de diodos DIODOS DE POTENCIA 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 VV rdrd real (asintótico) ideal 0 i V VV pendiente = 1/r d Circuito equivalente asintótico Curva característica real Curva característica asintótica Curva característica ideal DIODOS DE POTENCIA

13 Parámetros DIODOS DE POTENCIA Parámetros en inversa: V R = Tensión Inversa (Tensión continua capaz que es de soportar el diodo) V RM = Tensión de pico V BR = Tensión de ruptura I R = Corriente inversa (corriente de fuga) Parámetros en directa: V D = Tensión en directa I = Corriente directa I AV = Corriente media directa I FM = Corriente máxima en directa I FRM = Corriente de pico repetitiva I FSM = Corriente directa de sobrecarga

14 DIODOS DE POTENCIA Características fundamentales Tensión de ruptura Caída de tensión en conducción Corriente máxima Velocidad de conmutación Tensión de ruptura Baja tensiónMedia tensiónAlta 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 DIODOS DE POTENCIA Tensión de codo 0 i V VV pendiente = 1/r d Curva característica real A mayor tensión de ruptura, mayor caída de tensión en conducción SeñalPotenciaAlta tensión V Ruptura V Codo < 100 V 0,7 V 200 – 1000 V < 2 V 10 – 20 kV > 8 V

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

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

18 Comportamiento dinámicamente ideal Transición de “a” a “b” a b V1V1 V2V2 R i V + - i V t t V 1 /R -V 2 DIODOS DE POTENCIA Características dinámicas Indican capacidad de conmutación del diodo

19 a b V1V1 V2V2 R i V + - Transición de “a” a “b” i V t t t rr V 1 /R -V 2 /R tsts t f (i= -0,1·V 2 /R) -V 2 t s = tiempo de almacenamiento (storage time ) t f = tiempo de caída (fall time ) t rr = tiempo de recuperación inversa (reverse recovery time ) DIODOS DE POTENCIA Características dinámicas

20 a b V1V1 V2V2 R i V + - i 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 ) trtr 0,9·V 1 /R tdtd 0,1·V 1 /R t fr Transición de “b” a “a” (encendido) El proceso de encendido es más rápido que el apagado. DIODOS DE POTENCIA Características dinámicas

21 DIODOS DE POTENCIA Características dinámicas

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

23 Tiempo de recuperación en inversa DIODOS DE POTENCIA 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 DIODOS DE POTENCIA Tipos de diodos Se clasifican en función de la rapidez (t rr ) Standard Fast Ultra Fast Schottky V RRM t rr IFIF 100 V - 600 V 100 V - 1000 V 200 V - 800 V 15 V - 150 V > 1  s 100 ns – 500 ns 20 ns – 100 ns < 2 ns1 A – 150 A 1 A – 50 A Las características se pueden encontrar en Internet (pdf) Direcciones web www.irf.com www.onsemi.com www.st.com www.infineon.com

25 Aplicaciones: DIODOS DE POTENCIA 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