LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

1. LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

2. Definición: La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que enlaza la electricidad con la electrónica. Ejemplos: - Encendido electrónico de un vehículo Encendido de una televisión Elevalunas eléctrico

3. Dispositivos de potencia: Los dispositivos de potencia se van a identificar por las siguientes características: • Tienen dos estados de funcionamiento: bloqueo y conducción • Son capaces de soportar potencias elevadas • El funcionamiento de estos dispositivos tiene que ser posible con poca potencia

4. EL DIODO DE POTENCIA

5. Curva característica i [mA] 1 i + P V N - 0 V [V] VD (exponencial) i [A] V [Volt.] -40 0 -2 A (ánodo) K (cátodo) DIODOS DE POTENCIA

6. Concepto de diodo ideal En polarización directa, la caída de tensión es nula, sea cual sea el valor de la corriente directa conducida i V i Ánodo + DIODOS DE POTENCIA V curva característica Cátodo - En polarización inversa, la corriente conducida es nula, sea cual sea el valor de la tensión inversa aplicada

7. El diodo semiconductor Terminal P Oblea de semiconductor N Terminal Ánodo Encapsulado (cristal o resina sintética) Ánodo Contacto metal-semiconductor DIODOS DE POTENCIA Contacto metal-semiconductor Marca señalando el cátodo Cátodo Cátodo

8. Encapsulados de diodos 1N4148 (Si) 1N4007 (Si) Axiales DO 201 DIODOS DE POTENCIA DO 204

9. 2 diodos en cátodo común Anillo de diodos Puente de diodos ~ ~ + - ~ ~ + + B380 C3700 (Si) ~ ~ ~ + ~ - BYT16P-300A (Si) HSMS2827 (Schottky Si) B380 C1500 (Si) Agrupación de diodos semiconductores DIODOS DE POTENCIA

10. Encapsulados de diodos D 61 TO 220 AC DOP 31 DO 5 DIODOS DE POTENCIA TO 247 B 44

11. Encapsulados de diodos Módulos de potencia Varios dispositivos en un encapsulado común Alta potencia Aplicaciones Industriales Se pueden pedir a medida DIODOS DE POTENCIA Satélites Motores

12. i Curva característica real Curva característica ideal Curva característica asintótica pendiente = 1/rd V 0 V ideal rd V Curvas características y circuitos equivalentes DIODOS DE POTENCIA Circuito equivalente asintótico real (asintótico)

13. Parámetros • Parámetros en inversa: • VR= Tensión Inversa (Tensión continua capaz que es de soportar el diodo) • VRM = Tensión de pico • VBR = Tensión de ruptura • IR = Corriente inversa (corriente de fuga) • Parámetros en directa: • VD = Tensión en directa • I = Corriente directa • IAV= Corriente media directa • IFM= Corriente máxima en directa • IFRM = Corriente de pico repetitiva • IFSM= Corriente directa de sobrecarga DIODOS DE POTENCIA

14. Características fundamentales • Tensión de ruptura • Caída de tensión en conducción • Corriente máxima • Velocidad de conmutación Tensión de ruptura DIODOS DE POTENCIA Baja tensión Media tensión Alta tensión 15 V 30 V 45 V 55 V 60 V 80 V 100 V 150 V 200 V 400 V 500 V 600 V 800 V 1000 V 1200 V

15. Tensión de codo i V 0 Curva característica real pendiente = 1/rd DIODOS DE POTENCIA V A mayor tensión de ruptura , mayor caída de tensión en conducción Señal Potencia Alta tensión VRuptura < 100 V 200 – 1000 V 10 – 20 kV VCodo 0,7 V < 2 V > 8 V

16. Datos del diodo en corte Tensión inversa VRRM Repetitive Peak Voltage DIODOS DE POTENCIA La tensión máxima es crítica Pequeñas sobretensiones pueden romper el dispositivo

17. La corriente máxima se indica suponiendo que el dispositivo está atornillado a un radiador Datos del diodo en conducción Corriente directa IF Forward Current Corriente directa de pico repetitivo IFRM Repetitive Peak Forward Current DIODOS DE POTENCIA

18. Características dinámicas R i a b + V2 V V1 - i V1/R t t V -V2 Indican capacidad de conmutación del diodo Transición de “a” a “b” DIODOS DE POTENCIA Comportamiento dinámicamente ideal

19. Características dinámicas R i a b + V2 V V1/R V1 i - trr t -V2/R ts tf(i= -0,1·V2/R) V t -V2 Transición de “a” a “b” DIODOS DE POTENCIA ts = tiempo de almacenamiento (storage time ) tf = tiempo de caída (fall time ) trr = tiempo de recuperación inversa (reverse recovery time )

20. R Características dinámicas Transición de “b” a “a” (encendido) i a b + V2 V V1 - 0,9·V1/R i 0,1·V1/R td tr tfr El proceso de encendido es más rápido que el apagado. DIODOS DE POTENCIA td = tiempo de retraso (delay time ) tr = tiempo de subida (rise time ) tfr = td + tr = tiempo de recuperación directa (forward recovery time )

21. Características dinámicas DIODOS DE POTENCIA

22. Características Principales Corriente directa Tensión inversa Tiempo de recuperación Caída de tensión en conducción DIODOS DE POTENCIA Encapsulado

23. Tiempo de recuperación en inversa Un diodo de potencia tiene que poder conmutar rápidamente del estado de corte al estado de conducción. El tiempo que tarda en conmutar se llama : TIEMPO DE RECUPERACIÓN EN INVERSA Los diodos se pueden clasificar en función de su tiempo de recuperación: DIODOS DE POTENCIA

24. Tipos de diodos Se clasifican en función de la rapidez (trr) VRRM IF trr 100 V - 600 V 1 A – 50 A > 1 s • Standard • Fast • Ultra Fast • Schottky 100 V - 1000 V 1 A – 50 A 100 ns – 500 ns 200 V - 800 V 1 A – 50 A 20 ns – 100 ns 15 V - 150 V 1 A – 150 A < 2 ns DIODOS DE POTENCIA Las características se pueden encontrar en Internet (pdf) Direcciones web www.irf.com www.onsemi.com www.st.com www.infineon.com

25. Aplicaciones: • DIODOS DE GAMA MEDIA: • Fuentes de alimentación • Soldadores • DIODOS RÁPIDOS • Aplicaciones en que la velocidad de conmutación es crítica • Convertidores CD – CA • DIODOS SCHOTTKY • Fuentes de alimentación de bajo voltaje y alta corriente • Fuentes de alimentación de baja corriente eficientes DIODOS DE POTENCIA