Aislamiento de circuitos de mando

Apuntes de Electrónica de Potencia I

Prof. Alfonso Ramírez G

AISLAMIENTO DE LOS CIRCUITOS DE MANDO
Acopladores ópticos
En los convertidores con tiristor, existen diferencias de potencial entre las diversas terminales.
El circuito de potencia está sujeto a un alto voltaje, por lo general mayor que 100 V, y el
circuito de compuerta se mantiene a un voltaje bajo, de 12 a 30 V en formatípica. Se requiere
un circuito de aislamiento entre un tiristor individual y su circuito generador de pulsos de
compuerta. El aislamiento se puede lograr mediante transformadores de pulsos o con
optoacopladores. Un optoacoplador podría ser un fototransistor, o un rectificador
fotocontrolado de silicio (foto-SCR), como el de la figura 17.12. Un pulso corto a la entrada
de un ILED D1, activa alfoto-SCR T1 y se dispara el tiristor de potencia TL. Este tipo de
aislamiento requiere una fuente de alimentación separada, VCC y aumenta el costo y el peso
del circuito de disparo.

Los acopladores ópticos combinan un diodo emisor de luz infrarroja (ILED) y una variedad
de dispositivos semiconductores activados por luz. La señal de entrada se aplica al ILED y la
salida se toma delsemiconductor optoactivado. Los tiempos de elevación y de bajada
(abatimiento) de los elementos fotoactivados son muy cortos, con valores típicos de tiempo de
activación t(on)= 2 a 5 microsegundos y un tiempo de abatimiento t(off)= 300 nanosegundos.
Estos tiempos de activación y abatimiento restringen las aplicaciones de alta frecuencia.

Transformadores de pulsos
Un arreglo sencillo de aislamiento contransformadores de pulso, se ve en la 17.13 a. Cuando
se plica un pulso de voltaje adecuado a la base del transistor de conmutación Q1, el transistor
se satura, y aparece el voltaje cd, Vcc, a través del primario del transformador, induciendo un
voltaje pulsante en el secundario del transformador, que se aplica entre las terminales de
compuerta y de cátodo del tiristor. Cuando el pulso seretira de la base del transistor Q1, el
transistor se apaga y se induce un voltaje de polaridad contraria a través del primario y
conduce el diodo Dm de corrida libre. La corriente debida a la energía magnética disminuye
hasta cero a través de Dm. Durante esta disminución transitoria, se induce el correspondiente
voltaje inverso en el secundario. Se puede alargar el ancho del pulso conectando uncapacitor
C en paralelo con el resistor R, como se ve en la figura 17. 13 b. El transformador conduce
corriente unidireccional, y el núcleo magnético se puede saturar, limitando así el ancho del

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pulso. Esta clase de aislamiento de pulso es adecuada en forma típica para pulsos de 50 a 100
microsegundos

Lostransformadores de impulsos suelen trabajar en una gama muy amplia de frecuencias ( de
50 Hz a centenares de kHz), con factores de trabajo también variados, que van desde impulso
estrechos de pocos grados hasta ondas cuadradas (180°). Por ello, la caracterización de estos
componentes (para no sobrepasar su inducción magnética máxima para la que han sido
diseñados), se apoya, mas que en una frecuencia yuna tensión de trabajo, en la integral
tensión-tiempo que admitan partiendo de un estado de reposo magnético. La integral tensióntiempo de los transformadores de impulsos comerciales suele estar comprendida entre 100 y
10 000 V microsegundo (1 V microsegundo=1 microWb).
Por ejemplo, un transformador de 200 Vmicroseg, puede funcionar con impulso de 20 V y 10
microsegundos o de 2 V y 100microsegundos.
Los transformadores de impulsos para control de tiristores se fabrican con uno o varios
secundarios, siendo generalmente la relación de transformación del primario a cada
secundario de 1:1 o 1:2.

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