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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:

Jan 23, 2016

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Page 1: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

LA ELECTRÓNICA 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

Page 3: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

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

Page 4: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

EL DIODO DE POTENCIA

Page 5: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

P

N

+

-

i

V

Curva característica

0

1

VD

i [mA]

V [V]

(exponencial)

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

A (ánodo)

K (cátodo)

-40

0

-2

i [A]V [Volt.]

Page 6: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

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

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Page 7: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

El diodo semiconductor

Ánodo

Cátodo

Ánodo

Cátodo

Encapsulado (cristal o resina sintética)

Terminal

Terminal

PN

Marca señalando el cátodo

Contacto metal-semiconductor

Contacto metal-semiconductor

Oblea de semiconductor

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Page 8: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

1N4007(Si)

1N4148(Si)

Encapsulados de diodos D

IOD

OS

DE

PO

TE

NC

IA

DO 201

DO 204

Axiales

Page 9: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

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)

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Page 10: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

Encapsulados de diodos D

IOD

OS

DE

PO

TE

NC

IA

TO 220 ACD 61

DOP 31

TO 247

B 44

DO 5

Page 11: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

Encapsulados de diodos D

IOD

OS

DE

PO

TE

NC

IA

Módulos de potencia

Varios dispositivos en un encapsulado común

Alta potencia

Aplicaciones Industriales

Se pueden pedir a medida

Motores Satélites

Page 12: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

Curvas características y circuitos equivalentes

V

rd

real (asintótico)

ideal

0

i

V

V

pendiente = 1/rd

Circuito equivalente asintótico

Curva característica real

Curva característica asintótica

Curva característica ideal

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Page 13: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

ParámetrosD

IOD

OS

DE

PO

TE

NC

IA

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

Page 14: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Características fundamentales

• Tensión de ruptura

• Caída de tensión en conducción

• Corriente máxima

• Velocidad de conmutación

Tensión de ruptura

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

Page 15: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Tensión de codo

0

i

V

V

pendiente = 1/rd

Curva característica real

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

Señal Potencia Alta tensión

VRuptura

VCodo

< 100 V

0,7 V

200 – 1000 V

< 2 V

10 – 20 kV

> 8 V

Page 16: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Datos del diodo en corte

Tensión inversa VRRM Repetitive Peak Voltage

La tensión máxima es crítica

Pequeñas sobretensiones pueden romper el dispositivo

Page 17: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Datos del diodo en conducción

Corriente directa IF Forward Current

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

Corriente directa de pico repetitivo IFRM Repetitive Peak Forward Current

Page 18: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

Comportamiento dinámicamente ideal

Comportamiento dinámicamente ideal

Transición de “a” a “b”a b

V1

V2

Ri

V+

-i

V

t

t

V1/R

-V2DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Características dinámicas

Indican capacidad de conmutación del diodo

Page 19: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

a b

V1

V2

Ri

V+

-

Transición de “a” a “b”

i

V

t

t

trr

V1/R

-V2/Rts

tf (i= -0,1·V2/R)

-V2

ts = tiempo de almacenamiento (storage time )

tf = tiempo de caída (fall time )

trr = tiempo de recuperación inversa (reverse recovery time )

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Características dinámicas

Page 20: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

a b

V1

V2

Ri

V+

-i

td = tiempo de retraso (delay time )

tr = tiempo de subida (rise time )

tfr = td + tr = tiempo de recuperación directa

(forward recovery time )

tr

0,9·V1/R

td

0,1·V1/R

tfr

Transición de “b” a “a” (encendido)

El proceso de encendido es más rápido que el apagado.

El proceso de encendido es más rápido que el apagado.

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Características dinámicas

Page 21: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Características dinámicas

Page 22: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Características Principales

Corriente directaTensión inversaTiempo de recuperaciónCaída de tensión en conducción

Encapsulado

Page 23: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

Tiempo de recuperación en inversaD

IOD

OS

DE

PO

TE

NC

IAUn 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:

Page 24: LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos:

DIO

DO

S D

E P

OT

EN

CIA

Tipos de diodos

Se clasifican en función de la rapidez (trr)

• Standard

• Fast

• Ultra Fast

• Schottky

VRRM trrIF

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 ns 1 A – 150 A

1 A – 50 A

1 A – 50 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

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Aplicaciones:D

IOD

OS

DE

PO

TE

NC

IA

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