Funcionamiento Igbt

INTRODUCCIÓN
Flujo de Potencia

TEMA 9. CIRCUITOS DE DISPARO PARA INTERRUPTORES DE POTENCIA
9.1. INTRODUCCIÓN 9.2. CIRCUITOS DE DISPARO DE CONEXIÓN EN PARALELO 9.2.1. Circuitos de Control con Acoplamiento DC 9.2.1.1. Salida Unipolar 9.2.1.2. Salida Bipolar 9.2.2. Circuitos de Control con Aislamiento Eléctrico 9.2.3. Alimentación en los Circuitos de Disparo 9.2.3.1. Alimentación con circuitosde Bombeo de Carga por Condensador 9.2.3.2. Alimentación con circuitos “Bootstrap” 9.2.4. Circuitos de Puerta para SCRs 9.3. CIRCUITOS DE DISPARO DE CONEXIÓN EN SERIE 9.4. PROTECCIONES DEL INTERRUPTOR DE POTENCIA INCORPORADAS EN EL CIRCUITO DE CONTROL 9.4.1. Protección contra Sobrecorriente 9.4.2. Protección contra Cortocircuitos en Montajes Tipo Puente 9.4.3. Conmutación sin Snubbers

Fuente deEnergía Eléctrica

Convertidor de Estado Sólido

Carga

Objeto de este tema

Aislamiento galvánico de las señales (deseable)

Elementos de cálculo

Esquema de un convertidor de potencia. En este tema estudiaremos circuitos amplificadores (“Drivers”) siguientes características: con las

Toman señales procedentes de un sistema digital (5V, 3.3V...) y las amplifican a niveles adecuadospara la conmutación de dispositivos de potencia. Dependiendo de las características del dispositivo a controlar, podrán ser de baja o media potencia. Deben generar señales adecuadas para garantizar: La conmutación rápida con pérdidas mínimas. La entrada en conducción segura del dispositivo, con pérdidas en conducción mínimas. El corte seguro evitando que entre en conducción espontáneamente. Debenincluir las protecciones adecuadas para evitar la destrucción del dispositivo que controlan: Sobrecorriente. Tiempos muertos en ramas de puentes.
Tema 9. Circuitos de Disparo. Transparencia 2 de 27

Tema 9. Circuitos de Disparo. Transparencia 1 de 27

Circuito de Mando

Amplificadores de potencia

CIRCUITOS DE DISPARO DE CONEXIÓN EN PARALELO. Acoplamiento DC. Unipolares
Circuito deDisparo
Señal digital

CIRCUITOS DE DISPARO DE CONEXIÓN EN PARALELO. Acoplamiento DC. Unipolares

Dispositivo de Potencia

V BB I2 TB
Comparador

VBE (TA )
Circuito de VBB Disparo
Comparador

Vcc
Carga

VBB R1

R1 R2

ts

Circuito de Disparo

Vcc
Carga

I1

TA

I B (TA )

R1 R2 CGS

Comparador

M1

T1 R G T2 CGS

M1

(a) Circuito de Control de la Corrientede Base de un BJT. (b) Formas de Onda de Tensión y Corriente durante el Corte

R2 =

V BE almacenamiento I Balmacenamiento

a) Bajas Frecuencias de Trabajo
(9-1) (9-2) (9-3)

b) Altas Frecuencias de Trabajo

VBB

R2 = −VCE sat (TB ) + R1 ⋅ I 1 + VBEon (TA )
Diseño del circuito disparo:

I Bon = I 1 −

VBEon (TA )

Circuitos de Control de Puerta de un Interruptor MOSFET o IGBTde Potencia En el circuito a): τon=(R1+R2)CGS y τoff= R2CGS ; Problemas: Si se necesita conmutar a alta velocidad, deben ser ambas resistencias de valor pequeño. Aparece una disipación de potencia importante durante toff debido al 2 pequeño valor de R1: Poff≈(toff/T)(VBB /R1). En el circuito b): τon= τoff= RGCGS. No se presenta el problema de disipación, al conducir sólo uno de los dos transistoresa la vez. Puede hacerse RG muy pequeña (incluso cero). La carga y descarga de la capacidad de puerta podrá hacerse mucho más rápido y por tanto la conmutación del dispositivo (MOS o IGBT). Existen en el mercado numerosos CI con salida análoga a esta última, por ejemplo DS0026 ó UC1707 que pueden suministrar hasta 1Amp.

1. Se parte de una velocidad de corte deseada, a partir de la cual seestima el valor de la corriente negativa que debe circular por la base durante el tiempo de almacenamiento (corte del BJT de potencia, ecuación 9-1). 2. Conocido el valor de la corriente de base y de tensión base-emisor con el BJT en estado de conducción, se determina I1 de la ecuación 9-2. 3. Se calcula R1 de la ecuación 9-3, suponiendo que VBB vale unos 8 Volt. Un valor pequeño de VBB disminuye las...