Informe de Electronica de Potencia

INFORME DE ELECTRONICA DE POTENCIA TEMA: Dispositivos de Potencia OBEJETIVOS: General Definir Definir todos los parámetros parámetros de funcionamie funcionamiento, nto, característica característica y construcción construcción de los dispositivos de potencia empleando una investigación seria y profunda del tema para su correcta aplicación en las prácticas que se han de realizar. Específics Conocer las características constructivas, principio de de funcionamiento de los Diodos de  potencia. Analiz Analizar ar los parámet parámetros ros del del diodo diodo de potencia potencia,, la curva de voltae voltae!! corrient corrientee y la  protección t"rmica. #denti #dentifica ficarr los tipos tipos de diodos diodos de de potenci potenciaa y sus aplica aplicacion ciones es en el campo campo de la electrónica de potencia. MARCO TE!RICO DIODOS DE POTENCIA " In#r$%cci&n $os diodos diodos de potenc potencia ia uegan uegan un papel importante importante en los los circuitos circuitos electrón electrónicos icos de  potencia, para la conversión de energía el"ctrica. %l diodo funciona como un interruptor  que efect&a efect&a diversas diversas funciones funciones como por eemplo' eemplo' conmutadore conmutadoress en rectificadores rectificadores,, reguladores reguladores conmu conmutados tados,, inversión inversión de de carga carga de capacitor capacitor y transferenci transferenciaa de energía energía entre componentes, aislamiento de voltae, regreso de energía de la carga a la fuente de alimentación y recuperación de la energía atrapada. $os diodos diodos de de potencia potencia se parecen parecen a los diodos diodos de se(al de unión unión P) .*in .*in em+argo em+argo los diodos de potencia tienen mayores capacidades de maneo de potencia, voltae, y corriente que los diodos ordinarios ordinarios de se(al. $a respuesta a la frecuencia o velocidad de conmutación es +aa, en comparación a los diodos de se(al.

" Definici&n $os diodos de potencia son +ásicamente igual que los diodos llamados normales en cuanto a funciones +ásicas son rectificadores, pero de mayores dimensiones y pudiendo soportar mayores tensiones y corrientes, de manera que pueden requerir elementos disipadores de potencia para evitar el so+recalentamiento. Pueden llegar a soportar corrientes de - A y tensiones /inversas0 de unos 1 2. %n general son más ro+ustos, de mayor tama(o que los diodos conocidos por  normales. $os diodos de potencia son de tres tipos de uso general, de alta velocidad /o de recuperación rápida0 y *chott3y $os diodos de uso general están disponi+les hasta 4 2, 56 A, con un tiempo de recuperación inversa de 16 7 s y la especificación de los diodos de recuperación rápida  puede llegar hasta 4 2, -- A. %l tiempo de recuperación inversa varía entre .- y 6 7 s. $os diodos *chott3y tienen un voltae +ao de estado activo y un tiempo de recuperación muy peque(o, típicamente en nanosegundos. $a corriente de fuga aumenta con el voltae y sus especificaciones se limitan a - 2, 8 A. " Carac#erís#icas cns#r%c#i'as $el Di$ $e P#encia %l diodo de potencia es la unión de dos mate9riales semiconductores, uno tipo p y otro tipo n .$a intersección de las regiones dopadas forman la denominado unión P9). %n la figura se muestra la estructura interna del encapsulado del diodo en el cual se muestran sus terminales : ánodo y cátodo así como las terminales semiconductoras.

%structura interna del Diodo de Potencia " C%r'a $e V(I $e ls Di$s $e P#encia Cuando el diodo se polariza en forma directa aparece una curva que nos da los valores de intensidad en función de la tensión entre ánodo y cátodo, ;asta que la tensión no llega a unos ,4 o ,< 2 /tensión um+ral0 no se empieza a apreciar una circulación de intensidad nota+le. A partir de dicha tensión la intensidad aumenta en forma +rusca'  peque(os aumentos de tensión dan lugar a grandes aumentos de intensidad. Para el valor  nominal de intensidad de funcionamiento la tensión /caída directa0 es de apro=imadamente - 2, en diodos rectificadores de mediana potencia. %l diodo no ofrece pues un valor fio de resistencia al paso de la corriente' su resistividad depende de la tensión que tenga aplicada. %ntre  2 y unos ,< 2 /tensión um+ral0, su resistividad es muy elevada /por ello no se aprecia casi circulación de

corriente0' a partir de la tensión um+ral su resistencia empieza a hacerse muy +aa y por  ello la intensidad aumenta +ruscamente

) Carac#erís#ica es#*#ica $el Di$ $e P#encia

$a tensión 2> que se indica en la curva estática corriente9tensión se refiere a la caída de tensión cuando el diodo está conduciendo /polarización directa0. $a tensión 2? representa la tensión de ruptura del dispositivo o lo que es lo mismo, la má=ima tensión inversa que puede soportar el diodo cuando "ste está +loqueado /polarización inversa0. ) M$els Es#*#ics $el Di$ $e P#encia

" Principi $e F%ncina+ien# $e ls Di$s $e P#encia %l Diodo presenta dos estados muy diferentes , que se llaman corte o +loqueo y conducción %n estado de corte se comporta como un interruptor a+ierto no circula

corriente y tiene que soportar un valor de tensión inversa que puede ser el orden de @v en electrónica de potencia0.  en estado de conducción se comporta como un interruptor a+ierto, circula una corriente /que puede ser de 3A0 y parece una peque(a tensión entre las terminales /caída directa0. %l diodo permite la circulación de corriente solo cuando se encuentra en polarización directa, que es cuando el terminal tiene polaridad positiva con respecto al terminal cátodo' el diodo se comporta entonces como un conductor, y permite la circulación de la corriente.

%n polarización inversa, el terminal cátodo tiene polaridad positiva con respecto al terminal ánodo, no permite el paso de la corriente y se comporta como un aislante. Pero si se supera un cierto valor de tensión, entonces se produce un efecto de conducción  +rusco que puede deteriorar el diodo.

Carac#erís#icas #,r+icas %s el límite superior de temperatura que nunca de+emos hacer so+repasar a la unión del dispositivo si queremos evitar su inmediata destrucción. %n ocasiones, en lugar de la temperatura de la unión se nos da la Boperating temperature rangeB /margen de temperatura de funcionamiento0, que significa que el dispositivo se ha fa+ricado para funcionar en un intervalo de temperaturas comprendidas entre dos valores, uno mínimo y otro má=imo. Te+pera#%ra $e al+acena+ien# %s la temperatura a la que se encuentra el dispositivo cuando no se le aplica ninguna  potencia. %l fa+ricante suele dar un margen de valores para esta temperatura. Resis#encia #,r+ica %ni&n)cn#ene$r %s la resistencia entre la unión del semiconductor y el encapsulado del dispositivo. %n caso de no dar este dato el fa+ricante se puede calcular mediante la fórmula ?  c  / má= 9 c0 ! Pmá= siendo c la temperatura del contenedor y Pmá= la potencia má=ima disipa+le. Resis#encia #,r+ica cn#ene$r)$isipa$r

%s la resistencia e=istente entre el contenedor del dispositivo y el disipador /aleta refrigeradora0. *e supone que la propagación se efect&a directamente sin pasar por otro medio /como mica aislante, etc0. Pr#ecci&n cn#ra s-rein#ensi$a$es Principales ca%sas $e s-rein#ensi$a$es $a causa principal de so+reintensidad es, naturalmente, la presencia de un cortocircuito en la carga, de+ido a cualquier causa. De todos modos, pueden aparecer picos de corriente en el caso de alimentación de motores, carga de condensadores, utilización en r"gimen de soldadura, etc. %stas so+recargas se traducen en una elevación de temperatura enorme en la unión, que es incapaz de evacuar las calorías generadas, pasando de forma casi instantánea al estado de cortocircuito /avalancha t"rmica0. !r.ans $e pr#ecci&n $os dispositivos de protección que aseguran una eficacia elevada o total son poco numerosos y por eso los más empleados actualmente siguen siendo los fusi+les, del tipo BultrarrápidosB en la mayoría de los casos. $os fusi+les, como su nom+re indica, act&an por la fusión del metal de que están compuestos y tienen sus características indicadas en función de la potencia que pueden manear' por esto el cali+re de un fusi+le no se da sólo con su valor eficaz de corriente, sino incluso con su # 1t y su tensión. Par*+e#r I/# $a #1t de un fusi+le es la característica de fusión del cartucho' el intervalo de tiempo t se indica en segundos y la corriente # en amperios. De+emos escoger un fusi+le de valor # 1t inferior al del diodo, ya que así será el fusi+le el que se destruya y no el diodo. CONCL0SIONES

9 Definimos que los diodos de potencia presentan dos estados contrapuestos. %n estado de conducción de+en ser capaces de soportar una alta intensidad con una peque(a caída de tensión, mientras que en sentido inverso, de+en ser capaces de soportar una fuerte tensión inversa. 9 Concluimos que cuando el diodo se polariza en forma directa aparece una curva que nos da los valores de intensidad en función de la tensión entre ánodo y cátodo hasta que la tensión no llegue a ,4 o ,< 2, y no se empieza a apreciar una circulación de intensidad nota+le. 9 *e concluye que las protecciones t"rmicas que presentan o que necesitan los dispositivos de potencia generalmente se utilizan un fusi+le para cuando hay so+re 9voltaes, so+reintensidades, y tam+i"n cuando se traspasa al voltae que ha sido construido el diodo de potencia, y en si para proteger al circuito completo 9 Definimos que las aplicaciones más comunes de los diodos de potencia son en conmutadores en rectificadores, reguladores conmutados, inversión de carga

de

capacitor y transferencia de energía entre componentes, aislamiento de voltae, regreso de energía de la carga a la fuente de alimentación y recuperación de la energía atrapada. RECOMENDACIONES 9 ?ecomendamos que se haga una investigación seria y profunda de cada tema tomando en cuenta las referencias +i+liográficas , tecnológicas y videos tutoriales  para tener una comprensión más satisfactoria de los temas y definir de forma clara cada uno. 9 *e recomienda hacer un análisis minucioso de los temas diferenciando cada uno de las cada tipo de diodos de potencia e=istentes, dependiendo de sus contenidos para o+tener una visión despeada y sin duda de cuan +eneficioso y necesario es a+ordar  estos temas enfocando las aplicaciones que se pueden a los dispositivos dentro del circuito. BIBLIOGRAFIA Euhammad ;. ?ashid, 15, %lectrónica de Potencia Circuitos, dispositivos y aplicaciones, E"=ico, ercera %dición, Frupo Pearson.

*alvador Eartínez Fuacia, Guan Andr"s Fualda Fil, 14, %lectrónica de potencia, componente, topologías y equipos, %spa(a, homson %diciones Paraninfo *.A. Antonio ;ermosa Donate, 1-1, %lectrónica Aplicada

C> #nstalaciones de

elecomunicaciones, %spa(a, Primera %dición, %diciones "cnicas EA?CAEHI.