Potencia
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TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA1
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
Objetivos
- Conocer los dispositivos de tipo tiristor.- Estudio del funcionamiento - Características estáticas- Características dinámicas- Evaluación de las pérdidas
- Elección del dispositivo en función de la aplicación
- Conocer los fabricantes más importantes de diodos de potencia
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA2
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
Definición y tipos
- Dispositivo de 4 capas con estados estables de conducción y bloqueo.- Interruptor de potencia muy alta- Potencias y tensión muy altas.- Frecuencias de conmutación no superiores a 2kHz- Comportamiento tipo Biestable
SCR (Silicon Controlled Rectifier). Interruptor unidireccional GTO Interruptor unidireccional. Apagado por puertaTRIAC Interruptor bidireccional DIAC. Interruptor bidireccional ( Control de tirirstores)
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA3
(Catodo)
(Puerta)
K
G
A
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El SCR
p2
n2
n1
p1G
K
A
J3
J2
J1
IAp2
n2
p1
n1
K
A
G
IT
VT
ILIH
VH
VDSMV
BF
IAK
VAK
VBR
VRSM
IG
> 0 IG = 0
CaracterísticaEstructura Interna y circuito equivalente
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA4
A
K
G
V AK
IG
IA
Carga
VeV AK
C
VeV AK
C
R
Circuitos de protección contra dv/dt
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El SCR
Entrada en conducción:Forma controlada:Inyección de corriente en puerta.Luz (LASCR)
Forma no controlada:Derivada de tensión dv/dtTensión excesiva entre A-K
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA5
A
K
G
V AK
IG
IA
C arga
Conducción
V
A
K
G
V AK
IG
IA
Carga
Interruptor cerrado
V
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El SCR. Bloqueo y conducción
Vcarga
Vak
V
IG
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA6
A
K
G
V AK
IG
IA
Carga
Bloqueo directo
A
K
G
IA
Carga
V AK
Interruptor abierto
Vcarga
Vak
V
IG
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El SCR. Bloqueo y conducción
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA7
A
K
G
V AK
IA
Carga
Bloqueo inverso
A
K
G
IA
Carga
V AK
Interruptor abierto
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El SCR. Bloqueo y conducción
Vcarga
Vak
-V
IG
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA8
R
CUE
Carga
Red deprotección(Snubber) CargaUE
L
Ls
SS
B
CR
U
dt
du 632.0
S
SLS
L
V
dt
dI
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El SCR. Circuitos de protección
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA9
VRSM: Tensión inversa de pico no repetitiva (10´- 10ms)VRRM: Tensión inversa de pico repetitiva (cada 10ms)VRWM: Tensión inversa de trabajoVDSM: Tensión de pico no repetitivaVDRM: Tensión de pico repetitivaVDWM: Tensión directa de trabajo
V T
V DSM
V DRM
V DWM
V RWM
V RRM
V RSM
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El SCR. Parámetros facilitados por los fabricantes
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA10
Apagado:
Natural
Forzado
0
i(t)
v(t)
Natural
i(t)= 0
T1
T2C
L1
D
L
R
Ue
+
-
Carga
Forzado
U e(t)
IA
Carga
L
R
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El SCR. Bloqueo y conducción
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA11
500 V24A
1300 V1800A
500 V100A
TO 200 AFB 20
TO 209 ADB 7
TO 208 AcB 2
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El SCR. ENCAPSULADOS
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA12
R g
IG
V G
- VG1, IG1 , valores de VG e IG que disparan ningún dispositivo- VG2, IG2, Valores de VG e IG que disparan todos los positivos- IL, corriente de enclavamiento- IH, corriente de mantenimiento
Zona deDisparo seguro
VG
IGIGMAX
VGMAX
I1
VG2
Disparo incierto
Zona de no Disparo
VG1
I2
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El SCR. ENCAPSULADOS
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA13
Otros Dispositivos Tiristores
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
SCR (Silicon Controlled Rectifier). Interruptor unidireccional
GTO Interruptor unidireccional. Apagado por puerta
TRIAC Interruptor bidireccional DIAC. Interruptor bidireccional ( Control de
tirirstores) LASCR. Tiristor activado por luz MCT Tiristor activado por MOS
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA14
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El TRIAC Caracterísitcas Generales
- Entrada en conducción:- Corriente Bidireccional- Forma controlada:- Inyección de corriente en puerta, tanto positiva como negativa.
Forma no controlada:Derivada de tensión dv/dtTensión excesiva entre A-K
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA15
T1T2
G
P1
P2
n1
n2n3
n4 n4
T2
T1G
V BO
-V BO
V T1T2
IT1
I
III
IL
IH
T2
T1
G
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El TRIAC
Interruptor bidireccional
Símbolo
Estructura interna Circuito Equivalente Características
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA16
T2
T1G
Carga
V T2T1
IT2
IGR G
IG
U e
T2
T1G
Carga
V T2T1
IT2
IGR G
IG
U e
Modo I +
Modo III -
V BO
-V BO
V T1T2
IT1
I
III
IL
IH
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El TRIAC
Modos de entrada en conducción
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA17
U MAX
U Carga
t
IG
T 2
T 1
G
IG
U e
R L
U carga
U T2T1IG
dwtwtSenUT
U MAXEF22
2
21
2
senUU MAXEF
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El TRIAC
Forma de tensión sobre la carga
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA18
Aplicaciones:
Regulación de alterna media - baja potenciaControl de velocidad motoresControl de flujo luminosoElectrodomésticos de baja potencia
IT(RMS) = 12A
VDRM VRRM = 700 V
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El TRIAC. Aplicaciones
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA19
V BO
-V BO
V A1A2
IA1
I
III
IL
IH
A1 A2
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
El DIAC
Dispositivo de disparo de tiristoresProporciona picos de corrientes de 2ATensión de cebado 33VDiac comercial DB3
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA20
Carga
R1
R2R3
C
TRIAC controlado por DIAC
A2
A1
G
I G
R1 = 0 , máxima potenciaR1 = Elevada, mínima potencia
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
Circuitos de aplicación
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA21
MCT, tiristor controlado por MOS:
- Puesta en conducción por tensión negativo en puerta- Apagado por tensión positiva en puerta.- Ganancia elevada de tensión de control - Disponibles hasta 1000V y 100A.- Potencias medias bajas K
G
A
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
MCT, LASCR
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA22
LASCR, Tiristor controlado por luz.
Son Tiristores activados por luz Utilizados en Alta tensión Frecuencias de conmutación de hasta 2KHz Tensiones elevadas 6000V y 1500A
A K
G
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
MCT, LASCR
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA23
- Interruptores bidireccionales de alta potencia- Tensiones y corrientes 1600V y 1200A- Refrigeración con agua - Aplicaciones en equipos de soldadura.
Bidireccional de alta potencia
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA24
- Interruptor unidireccional controlado por puerta- Entrada en conducción:- Inyección de corriente en puerta- Salida de conducción:- Extracción de corriente de puerta.
A KG
- Soporta tensiones inversas bajas (20V)- La corriente de apagado es del orden de 1/3 de la corriente que maneja el dispositivo. (IT)
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
EL GTO
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA25
Características:
VDRM = 4500V ITGQM = 3000AITSM = 24KAVRRM = 17VIGQ = ITGQ/3
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
EL GTO
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA26
TOSHIBA
Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores
Fabricantes