electronica de potencia

Electrónica de Potencia
UNIDAD Nº 0. INTRODUCCIÓN A LA ASIGNATURA

UNIDAD Nº 1. REPASO DE CONCEPTOS Y DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES DE
POTENCIA
UNIDAD Nº 2. AMPLIFICADORES DE POTENCIA
UNIDAD Nº 3. DISPOSITIVOS DE CUATRO CAPAS
UNIDAD Nº 4. CONVERTIDORES

Tema 0.- Introducción a la Electrónica de Potencia
Introducción. Concepto de electrónica de potencia. Evolución tecnológica ydispositivos. Convertidores. Ejemplos de aplicación

Prof. J.D. Aguilar Peña
Departamento de Electrónica. Universidad Jaén
jaguilar@ujaen.es
http://voltio.ujaen.es/jaguilar

0.1 Introducción

1

0.2 Electrónica de potencia

1

0.3 Campos de aplicación

2

0.4 Procedimientos de conversión

3

0.5 Requisitos del dispositivo electrónico de potencia

4

0.6 Componentes de base en laelectrónica de potencia

4

0.6.1.- Comparación de semiconductores con capacidad de corte

6

0.7 Evolución tecnológica de los dispositivos semiconductores

6

0.8 Clasificación de los convertidores de potencia

8

0.8.1 Según el modo de conmutación

8

0.8.2 Según el tipo de conversión

9

0.8.3 Según el tipo de energía

12

TEMA 0: INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA DEPOTENCIA

0.1 Introducción
La Electrónica de Potencia es la parte de la electrónica que estudia los dispositivos y los circuitos
electrónicos utilizados para modificar las características de la energía eléctrica, principalmente su
tensión y frecuencia.
Esta rama de la electrónica no es reciente, aunque se puede decir que su desarrollo más espectacular
se produjo a partir de la aparición delos elementos semiconductores, y más concretamente a partir de
1957, cuando Siemens comenzó a utilizar diodos semiconductores en sus rectificadores.
La Electrónica de Potencia se ha introducido de lleno en la industria en aplicaciones tales como las
fuentes de alimentación, cargadores de baterías, control de temperatura, variadores de velocidad de
motores, etc. Es la Electrónica Industrialquien estudia la adaptación de sistemas electrónicos de
potencia a procesos industriales. Siendo un sistema electrónico de potencia aquel circuito electrónico
que se encarga de controlar un proceso industrial, donde interviene un transvase y procesamiento de
energía eléctrica entre la entrada y la carga, estando formado por varios convertidores, transductores
y sistemas de control, los cualessiguen hoy en día evolucionando y creciendo constantemente.
El campo de la Electrónica de Potencia puede dividirse en grandes disciplinas o bloques temáticos:

Electrónica de Potencia
Electrónica
Industrial

Electrónica de
Regulación y Control

Aplicaciones a
Procesos Industriales

Convertidores de
Potencia

Componentes
Electrónicos de Potencia

Fig 0.1 Bloques temáticos quecomprende la Electrónica de Potencia

El elemento que marca un antes y un después en la Electrónica de Potencia es sin duda el Tiristor
(SCR, Semiconductor Controlled Rectifier), cuyo funcionamiento se puede asemejar a lo que sería
un diodo controlable por puerta. A partir de aquí, la familia de los semiconductores crece
rápidamente: Transistores Bipolar (BJT, Bipolar Junction Transistor); MOSFET depotencia;
Tiristor bloqueable por puerta (GTO, Gate turn-off Thyristor); IGBT, Insulate Gate Bipolar
Transistor; etc., gracias a los cuales, las aplicaciones de la electrónica de potencia se han
multiplicado.
Una nueva dimensión de la electrónica de potencia aparece cuando el control de los elementos de
potencia se realiza mediante la ayuda de sistemas digitales (microprocesadores,microcontroladores,
etc). Esta combinación derivó en una nueva tecnología, que integra en un mismo dispositivo,
elementos de control y elementos de potencia. Esta tecnología es conocida como Smart - Power y su
aplicación en industria, automovilismo, telecomunicaciones, etc. tiene como principal límite la
disipación de elevadas potencias en superficies semiconductoras cada vez más pequeñas.

0.2...