LA ELECTRNICA DE POTENCIA Definicin La electrnica de

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: 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

EL DIODO DE POTENCIA

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

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

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

Encapsulados de diodos Axiales 1 N 4148 (Si) DO 201 DIODOS DE POTENCIA DO 204 1 N 4007 (Si)

Agrupación de diodos semiconductores 2 diodos en cátodo común ~ ~ Puente de diodos Anillo de diodos + + ~ ~ - DIODOS DE POTENCIA + ~ +~ ~ ~ B 380 C 3700 (Si) BYT 16 P-300 A (Si) B 380 C 1500 (Si) HSMS 2827 (Schottky Si)

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

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

Curvas características y circuitos equivalentes i Curva característica real Curva característica ideal Curva característica asintótica DIODOS DE POTENCIA pendiente = 1/rd V 0 V ideal Circuito equivalente asintótico rd real (asintótico) V

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: DIODOS DE POTENCIA • 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

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

Tensión de codo i Curva característica real pendiente = 1/rd DIODOS DE POTENCIA V 0 V A mayor tensión de ruptura , mayor caída de tensión en conducción Señal VRuptura VCodo < 100 V 0, 7 V Potencia 200 – 1000 V <2 V Alta tensión 10 – 20 k. V >8 V

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

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

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

Características dinámicas Transición de “a” a “b” R a DIODOS DE POTENCIA V 1 b V 2 i + i V 1/R trr V - ts = tiempo de almacenamiento (storage time ) ts -V 2/R V tf = tiempo de caída (fall time ) trr = tiempo de recuperación inversa (reverse recovery time ) -V 2 t tf (i= -0, 1·V 2/R) t

Transición de “b” a “a” (encendido) Características dinámicas R a b V 2 V 1 i + V - i DIODOS DE POTENCIA El proceso de encendido es más rápido que el apagado. 0, 9·V 1/R 0, 1·V 1/R td tr tfr td = tiempo de retraso (delay time ) tr = tiempo de subida (rise time ) tfr = td + tr = tiempo de recuperación directa (forward recovery time )

DIODOS DE POTENCIA Características dinámicas

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

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 DIODOS DE POTENCIA Los diodos se pueden clasificar en función de su tiempo de recuperación:

Tipos de diodos Se clasifican en función de la rapidez (trr) DIODOS DE POTENCIA VRRM IF trr • Standard 100 V - 600 V 1 A – 50 A > 1 s • Fast 100 V - 1000 V 1 A – 50 A 100 ns – 500 ns • Ultra Fast 200 V - 800 V 1 A – 50 A 20 ns – 100 ns • Schottky 15 V - 150 V 1 A – 150 A < 2 ns Las características se pueden encontrar en Internet (pdf) Direcciones web www. irf. com www. onsemi. com www. st. com www. infineon. com

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