Mecatronica industrial

MECATRONICA INDUSTRIAL

Ing. Sergio Mestas R.

Universidad Católica de Santa Maria

marzo de 2008

PRIMERA FASE: Dispositivos de Potencia

DIODOS DE POTENCIA TRANSISTOR BIPOLAR TIRISTORES

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DIODO DE POTENCIA. Introducción
Es el elemento rectificador de potencia más común. Características: Presenta dos estados biendiferenciados: corte y conducción. El paso de uno a otro no es instantáneo y en dispositivos en los que el funcionamiento se realiza a frecuencia, es muy importante el tiempo de paso entre estados, puesto que éste acotará las frecuencias de trabajo. Márgenes de funcionamiento: En conducción pueden soportar una corriente media de 3000A llegando hasta tensiones inversas de 5000V. El Si es el elementosemiconductor más empleado 3

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Características: En conducción es capaz de soportar intensidades con tensión. En inverso soportan tensiones negativas de ánodo con de fugas. Inconvenientes: Dispositivo unidireccional. unidireccional Único procedimiento de control: inversión del voltaje. Simbología empleada: caídas de corriente

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Características estáticas del diodo de Potencia. Parámetros en estado de bloqueo:

Parámetros en estado de conducción:
IF(AV) (Intensidad media nominal) IFRM (Intensidad de pico repetitivo) IFSM (Intensidad de pico único)

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Modelos estáticos del diodo: Curva real de un dispositivo200 V 600 V

10 A

10 A

0.82 V

1.1 V

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Datos del diodo en corte Tensión inversa VRRM
Repetitive Peak Voltage

La tensión máxima es crítica Pequeñas sobretensiones pueden romper el dispositivo

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Datos del diodo en conducción Corriente directa IF Corrientedirecta de pico repetitivo IFRM
Forward Current Repetitive Peak Forward Current

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

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Potencia disipada por el diodo en conducción:
Potencia instantánea: Será el producto de la tensión en sus extremos por la intensidad que lo recorre en eseinstante. Es decir:

Pd (t) = Vd (t) ⋅ I d (t)
Potencia media: En función de la tensión e intensidad por el diodo, podemos determinarla mediante la siguiente integral:

Pd(AV)

1T VD T RD T 2 = ∫ ( VD + i d ⋅ R D ) ⋅ i d ⋅ dt = ∫ id ⋅ dt + T ∫ id ⋅ dt T0 T 0 0 2 Pd(AV) = VD ⋅ I dc + R D ⋅ I rms

Donde id y Vd son corriente y tensión ánodo - cátodo respectivamente.

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Potencia disipada por el diodo en conducción:

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Características dinámicas del diodo de Potencia (tiempos de conmutación) Tiempo de recuperación inverso: Tiempo de recuperación inverso (trr): Instante en que el diodo permite la conducción en el sentido contrario al normal.

Los portadoresminoritarios requieren un cierto tiempo para recombinarse con cargas opuestas y neutralizarse Tiempo de almacenamiento (ts) ( Tiempo de caída (tf) ( Carga eléctrica desplazada (Qrr): di/dt IRR Factor de suavizado “SF”: Se define como:

trr = ts + tf
SF = tf ts
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Para el cálculo de los parámetros IRM y Qrr podemos suponer los siguientescasos: d a ) t f = 0 ⇒ t s = t rr I RM = t s ⋅ id dt trr b ) ts = tf = 1 Qrr = t rr ⋅ I RM 2 2 * 1er caso:
t rr = 2 ⋅ Q rr diD dt

I RM =

2 ⋅ Q rr ⋅ ( di D dt

* 2º caso: t = 4 ⋅ Q rr rr

diD dt

I RM =

Q rr ⋅ ( di D dt )

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Práctica

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