Bipolares - Capítulo Español del IEEE PELS

1.- En la figura se muestra las formas de onda características de la conmutación de un transistor bipolar en
un convertidor reductor (en emisor común).
Datos: Frecuencia de conmutación fs = 10 kHz. Ciclo de trabajo D = 50%. Tensión de alimentación Vcc
= 200 V. Vcesat = 2V, Ics = 100 A, Iceo = 3mA, t d = 0,5µs, t ri = 1µs, t s = 5µs, t fi = 3µs.
Determinar: a) Diagrama de conmutación vce vs ic. b) Potencia disipada máxima en ton y en toff. c)
Potencia disipada media en t on . d) Potencia disipada media en conducción. e) Potencia disipada media en
toff. f) Potencia disipada media en bloqueo. g) Potencia disipada media total en el transistor
ib (t)
2Ibf
Ibf
0,9Ibf
0,1Ibf
Ibr
ic(t)
toff
ton
td
vce (t)
0,9Im
ts
tfi
0,1Im
tri
P(t)
Primax
Pfimax
Pc
Po
ic
Im
O N - OF F
OF F - ON
Iceo
vce
Vcesat
V cc Vceo
Los picos de potencia en ton y en toff se estimarán suponiendo un comportamiento lineal de las
funciones ic y v ce en t ri y en t fi
Curso 90/00. Tecnología Electrónica Ingeniería de Sistemas y Automática, TEISA
E.T.S. Ingenieros Industriales y de Telecomunicación. Universidad de Cantabria
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En t ri :
ic = 80 106 t + 10 ; v ce = -200 10 6 t + 200 ; Ptrimax = 5060 W
En t fi : ic = -27 10 6 t + 90 ; v ce = 66 106 t + 2 ; Ptfimax = 5040 W
La potencia disipada media en t d es: Pd = Iceo Vcc td /T ; Pd = 3 10 -3 W
En t ri aplicamos la definición de potencia media
t ri
Pri = 1
T
vce t ic t dt
0
Pri = 34 W, si se aproxima como área de un triángulo P ri = 26 W
Así, Pon = Pd + Pri = 34 W
Se calcula el tiempo de conducción t c como
tc = D T - t d - t ri = 48,5 µs
La potencia disipada durante el tiempo de conducción es Pc = Vcesat Ics tcfs
Pc = 97W
En t s , Ps = Vcesat Ics ts fs ; Ps = 10W
De forma análoga a Pri se calcula Pfi = 100 W (Pfi = 75W calculando como área de un triángulo)
Poff = Ps + P fi = 110 W
El tiempo de bloqueo es t o = DT - t s - t fi = 42µs
Po = Iceo Vccto fs = 0,252 W
Las pérdidas totales son PT = 34 + 97 + 110 + 0,252 = 241 W
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