ELECTRÓNICA INDUSTRIAL UNIDAD II TIRISTOR Y TRIACS ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR DEFINICIONES: Se denominan tiristores a todos aquellos componentes semiconductores con dos estados estables cuyo funcionamiento se basa en la realimentación regenerativa de una estructura PNPN. Existen varios tipos dentro de esta familia, de los cuales el más empleado con mucha diferencia es el rectificador controlado de silicio (SCR), por lo que suele aplicársele el nombre genérico de tiristor. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR DEFINICIONES: Es un componente con dos terminales principales, ánodo y cátodo y uno auxiliar para disparo o puerta. Se puede decir que se comporta como un diodo rectificador con iniciación de la conducción controlada por la puerta: como rectificador, la conducción no es posible en sentido inverso, pero sí en sentido directo. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR DEFINICIONES: Sin embargo, a diferencia de los diodos, el tiristor no conduce en sentido directo hasta que no se aplica un pulso de corriente por el terminal de puerta. El instante de conmutación (paso de corte a conducción), puede ser controlado con toda precisión actuando sobre el terminal de puerta, por lo que es posible gobernar a voluntad el paso de intensidades por el elemento. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE LOS TIRISTORES Básicamente están formados por una estructura semiconductora de cuatro capas “PNPN” con tres junturas J1, J2, J3, como muestra el siguiente dibujo: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE LOS TIRISTORES Cuando al ánodo se le aplica tensión positiva respecto al cátodo, las junturas J1 y J3 se polarizan directamente y la juntura J2 inversamente. Entre ambos terminales fluye una pequeña corriente. Se dice que el tiristor esta en estado de “bloqueo directo” o desactivado. Si aumentamos la tensión ánodo-cátodo (Vac), la juntura “J2” entra en ruptura por avalancha (Vac = VBO), denominado “voltaje de ruptura directo”. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE LOS TIRISTORES Por el tiristor circulara una gran corriente, solo limitada por la carga conectada al circuito. Se dice que el tiristor entro en estado de “conducción directo o activado”. En esta condición, vac≈1 volt. La corriente se mantendrá circulando, solo si esta supera un valor, denominado “corriente de retención o enganche”. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE LOS TIRISTORES Cuando se aplica una tensión negativa en el ánodo respecto al cátodo, J1 y J3 se polarizan inversamente, y J2 se polariza directamente. En esta condición, las junturas J1 y J3, se comportan como dos diodos conectados en serie, soportando una tensión inversa, por lo que circulara una pequeña corriente de fuga entre ánodo y cátodo (corriente inversa). Se dice que en esta condición, el tiristor esta en estado de “bloqueo inverso”, similar a un diodo polarizado inversamente. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE LOS TIRISTORES La activación de un tiristor, haciendo Vac > VBO, lo puede destruir. En la práctica Vac < VBO y para activarlo, se le aplica un voltaje positivo a la compuerta “G”, respecto al cátodo. Una vez activado, puede quedar en esta condición (por un mecanismo de realimentación interna positiva), siempre y cuando la corriente de ánodo supere el valor de la corriente “mínima de retención o enganche” (Ia> IL). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE LOS TIRISTORES Dadas estas condiciones, la tensión de compuerta se puede retirar, sin afectar el último estado “conductor” del tiristor. El tiristor, en el estado conductor, se comporta en forma similar a la de un diodo polarizado directamente y ya no hay control sobre el dispositivo. El estado de bloqueo directo se logra, como dijimos, mediante la conmutación natural de la tensión de alimentación a un valor negativo o mediante circuitos especiales de apagado del tiristor. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE LOS TIRISTORES Todos ellos actuando sobre la corriente de ánodo para que su valor se haga menor a la de “mínima de mantenimiento” (Ia < IH). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Modelo del Tiristor con dos Transistores Bipolares: La acción regenerativa, por realimentación positiva, que hace que el tiristor pase del estado de bloqueo directo al estado conductor, se puede demostrar utilizando un circuito equivalente con dos transistores bipolares como se muestra en la figura siguiente: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Modelo del Tiristor con dos Transistores Bipolares: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Modelo del Tiristor con dos Transistores Bipolares: La corriente de colector “IC”, de un transistor bipolar, se relaciona en general con la corriente de emisor “IE” y la corriente de fuga de la juntura colector-base, “ICBO” como: IC = αIE + ICBO Donde α ≈ IC/ IE representa la ganancia de corriente en base común. Para nuestro caso la corriente de colector “IC1” del transistor Q1 resulta: IC1 = α1IA + ICBO1 (1) Donde α1 es la ganancia de corriente e ICBO1 es la corriente de fuga para Q1. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Modelo del Tiristor con dos Transistores Bipolares: De la misma manera para Q2: IC2 = α2IC + ICBO2 (2) Por otra parte, de acuerdo al circuito tenemos: IA = IC1 + IB1 (3) IB1 = IC2 + IGN (4) IC = IGP + IA - IGN (5) igualdad que sale de las corrientes entrantes es igual a las corrientes salientes. Con las expresiones anteriores despejamos la corriente de ánodo, resultando: IA =[ ICBO1 + ICBO2 + (1- α2)IGN + α2. IGP ] / [1- (α1+α2) ] ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Modelo del Tiristor con dos Transistores Bipolares: 1) Si en la ecuación anterior hacemos IGN = IGP = 0 , es decir no hay activación por compuerta, la corriente de ánodo vale: IA = ICBO1 + ICBO2 En este caso α1 =α2 ≈ 0 dado que IE ≈ 0 2) Si hacemos IGN = 0 e IGP ≠ 0 o sea tenemos activación por la compuerta del transistor npn (corriente de base entrante) comienza a producirse la realimentación interna positiva , dado que aumenta la corriente de colector de Q2 que a su vez es corriente de base de Q1 y por efecto de amplificación aumenta su corriente de emisor (corriente de ánodo del tiristor); de la misma forma aumenta la corriente de colector de Q1 y esta corriente alimenta nuevamente la base de Q2 y así sucesivamente hasta que ambos transistores pasan a la saturación. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Modelo del Tiristor con dos Transistores Bipolares: En la formula el crecimiento de la corriente de ánodo se nota al aumentar las ganancias de corrientes de los transistores por efecto del aumento de las corrientes de emisor de los transistores, según la grafica: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Modelo del Tiristor con dos Transistores Bipolares: Cuando α1 + α2 = 1 el denominador de la formula se hace cero y la corriente del ánodo del tiristor se hace infinita. En la práctica, queda limitada por el circuito externo 3) Si hacemos IGP = 0 e IGN ≠ 0 o sea tenemos activación por la compuerta del transistor pnp (corriente de base saliente) comienza a producirse el mismo efecto de realimentación pero en este caso requerirá mayor corriente de compuerta dado que en la expresión de la corriente de ánodo el termino de IGN en el numerador, esta afectado por (1-α2). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DEL TIRISTOR En la siguiente figura se muestra la curva estática del tiristor. En dirección inversa se comporta como un diodo, bloqueando la tensión hasta que se alcanza la tensión inversa VRWM, que es cuando tiene lugar la ruptura por avalancha. En la dirección directa el tiristor también bloquea la tensión hasta que llega a la ruptura de conducción en VBO. El tiristor estará conduciendo mientras la corriente sea mayor que un valor llamado corriente de enclavamiento o de enganche, IBO, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DEL TIRISTOR definida como la corriente de ánodo mínima que hace bascular al tiristor del estado de bloqueo al estado de conducción. Después, sus características son similares a las de un diodo, permaneciendo el componente en conducción mientras la corriente de ánodo a cátodo no caiga por debajo de un valor denominado corriente de mantenimiento IH. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DEL TIRISTOR Por lo tanto, dentro de las características estáticas del tiristor, y dependiendo de la tensión que se aplique entre ánodo y cátodo, podemos distinguir tres zonas que dan lugar a los dos estados estables que posee: Bloqueo y Conducción (cebado). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DEL TIRISTOR 1. Vak < 0 (zona de bloqueo inverso). Dicha condición corresponde al estado de no conducción en inversa, comportándose como un diodo. 2. Vak > 0 sin disparo (zona de bloqueo directo). El tiristor se comporta como un circuito abierto hasta alcanzar la tensión de ruptura directa. 3. Vak > 0 con disparo (zona de conducción). Se comportará como un cortocircuito, si una vez ha ocurrido el disparo, por el SCR circula una corriente superior a la corriente de enclavamiento. Una vez en conducción, se mantendrá si el valor de la corriente ánodo-cátodo es superior a la corriente de mantenimiento. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR PARÁMETROS DE LAS CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DEL TIRISTOR Corresponden a la región ánodo-cátodo. Son aquellos valores que determinan las posibilidades máximas de un determinado Tiristor: − Tensión de pico no repetitivo en estado de bloqueo directo........ VDSM − Tensión inversa de pico de trabajo ............................................. VRWM − Tensión directa de pico repetitiva ............................................... VDRM − Tensión directa ............................................................................ VT − Corriente de trabajo ……… ........................................................ IT − Corriente directa media ............................................................... ITAV − Corriente directa eficaz ............................................................... ITRMS − Corriente directa de fugas ........................................................... IDRM − Corriente mínima de enganche ................................................... IL − Corriente de mantenimiento ........................................................ IH − Tensión de mantenimiento .......................................................... VH ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR PARÁMETROS DE LAS CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DEL TIRISTOR Las características térmicas a tener en cuenta al trabajar con tiristores son: − Temperatura de la unión ............................................................. Tj − Temperatura de almacenamiento ................................................ Tstg − Resistencia térmica contenedor-disipador .................................. Rc-d − Resistencia térmica unión-contenedor ........................................ Rj-c − Resistencia térmica unión-ambiente............................................ Rj-a − Impedancia térmica unión-contenedor......................................... Rj-c ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR PARÁMETROS DE LAS CARACTERÍSTICAS DE CONTROL Corresponden a la región puerta-cátodo y determinan las propiedades del circuito de mando que responde mejor a las condiciones de disparo. Los fabricantes definen las siguientes: − Tensión directa máx. ................................................................... VGFM − Tensión inversa máx. ................................................................... VGRM − Corriente máxima......................................................................... IGM − Potencia máxima ......................................................................... PGM − Potencia media ............................................................................ PGAV − Tensión puerta-cátodo para el encendido ................................... VGT − Tensión residual máxima que no enciende ningún elemento ..... VGNT − Corriente de puerta para el encendido ........................................ IGT − Corriente residual máxima que no enciende ningún elemento ... IGNT ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL TIRISTOR La característica de conmutación de un tiristor determina sus pérdidas de conmutación y su frecuencia máxima de funcionamiento, de la misma forma que se realiza para el transistor. En particular, para el caso del tiristor las curvas de conexión y desconexión presentan el siguiente comportamiento: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL TIRISTOR Transitorio a conexión. La forma de la curva de conexión es muy similar a la del transistor de potencia, donde la corriente a través del componente aumenta según disminuye la tensión ánodo-cátodo. El tiempo para alcanzar una conducción del 10%, medido desde la aplicación de la excitación de puerta se denomina tiempo de retraso o retardo (td), y aquel entre el 10% y el 90% es el tiempo de subida (tr). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL TIRISTOR Transitorio a conexión. La suma del tiempo de retardo y el tiempo de subida es el tiempo de conexión del tiristor o tiempo de encendido (ton = td + tr) . El tiempo de conexión se reduce si el pulso de puerta que se utiliza es de subida abrupta y la potencia de excitación se incrementa. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL TIRISTOR Transitorio a corte. Si el circuito externo fuerza una reducción muy brusca de la intensidad del ánodo e intenta la conducción en sentido inverso, los portadores de las uniones no pueden reajustarse, por tanto hay un tiempo de retraso por almacenamiento donde se comporta como un cortocircuito conduciendo en sentido contrario al estar polarizado positivamente, produciendo un pico de corriente IRR. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL TIRISTOR Transitorio a corte. El tiempo entre el inicio de la corriente de recuperación inversa y cuando ha caído por debajo del 25% de su valor se denomina tiempo de recuperación inversa trr. Cuando ha disminuido la concentración, la puerta recupera su capacidad de gobierno, pudiendo aplicar tensión directa sin riesgo de cebado. A este tiempo se le denomina tiempo de recuperación de puerta tgr. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL TIRISTOR Transitorio a corte. La duración del proceso de corte es toff = tq tq = trr + tgr, tal y como se puede observar en detalle en la siguiente figura, mucho menos idealizada que la anterior. A partir de la figura se puede observar que tq es el menor tiempo que debe transcurrir entre que se invierte la intensidad por el ánodo y el instante en que aplicamos tensión ánodo-cátodo positiva sin que entre en conducción. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL TIRISTOR ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL TIRISTOR Tensiones Transitorias: Son valores de tensión que van superpuestos a la señal sinusoidal de la fuente de alimentación. Son de escasa duración, pero de amplitud considerable. Ejemplo 1: Si tenemos una fuente de alimentación de 220V de tensión eficaz, con picos de tensión de, 220 2 311V Determinar las características mínimas de disparo que debe reunir el tiristor. Para disponer de un margen de seguridad del 50%, elegimos un tiristor que se dispare con una tensión superior a 311V x 1.5 = 470V. Elegiríamos un tiristor con un valor de VDRM > 470V y VDSM >>> VDRM ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL TIRISTOR Impulsos de Corriente El fabricante proporciona curvas que dan la cantidad de ciclos durante los que se pueden tolerar determinados valores de corriente de pico. El comienzo de la curva representa el valor de pico de una corriente senoidal, para la cual el semi ciclo tiene una duración de 10 ms. Cuanto mayor sea el valor del impulso de corriente, menor será la cantidad de ciclos durante los cuales podrá admitirse este valor. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL TIRISTOR ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL TIRISTOR Angulo de Conducción La corriente y la tensión media de un tiristor variarán en función del instante en el que se produzca el disparo, es decir, todo va a depender del ángulo de conducción. La potencia entregada y la potencia consumida por el dispositivo, también dependerán de él: cuanto mayor sea éste, mayor potencia tendremos a la salida del tiristor. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL TIRISTOR Angulo de Conducción. Cuanto mayor es el ángulo disparo, menor es el de conducción: 180º = Áng conducción + Áng disparo ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN Los tiristores necesitan un tiempo para pasar de bloqueo a conducción y viceversa. Para frecuencias inferiores a 400Hz podemos ignorar estos efectos. En la mayoría de las aplicaciones se requiere una conmutación más rápida, por lo que éste tiempo debe tenerse en cuenta. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN A.- Tiempo de Encendido (tON) El tiempo de encendido (paso de corte a conducción) tON, lo dividimos en dos partes: A1.- Tiempo de retardo. (td) A2.- Tiempo de subida. (tr) ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN A1-Tiempo de Retardo o Pre condicionamiento Es el que trascurre desde que el flanco de ataque de la corriente de puerta alcanza el 50% de su valor final, hasta que IA alcanza el 10% de su valor máximo para una carga resistiva. El tiempo de retardo depende de la corriente de mando, de la tensión ánodo - cátodo y de la temperatura (td disminuye si estas magnitudes aumentan). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN A1-Tiempo de Retardo o Pre condicionamiento ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN A2-Tiempo de Subida Es el tiempo necesario para que IA pase del 10% al 90% de su valor máximo para una carga resistiva. Podríamos también considerar el paso de la caída de tensión en el tiristor del 90% al 10% de su valor inicial. La amplitud de la señal de puerta y el gradiente de la corriente de ánodo, juegan un papel importante en la duración del tr que aumenta con los parámetros anteriores. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN A2-Tiempo de Subida El tiempo de cebado (encendido), debe ser lo suficientemente corto, como para no ofrecer dificultades en aplicaciones de baja y de mediana frecuencia. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN A2-Tiempo de Subida En la figura siguiente podemos ver el tiempo de retardo en función de la tensión de ánodo e intensidad de puerta: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN B- Tiempo de Apagado (tOFF) Es el tiempo de paso conducción a corte ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN B- Tiempo de Apagado (tOFF) Conclusiones: - Si en t1, descebamos el tiristor, la corriente disminuye siguiendo la pendiente di/dt. La tensión en el tiristor (que era VA) disminuye ligeramente. - En t2, se invierte la corriente; si el tiristor fuera perfecto, se bloquearía instantáneamente. Entre t2 y t3 se comporta como un cortocircuito, bloqueándose bruscamente en t3. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN B- Tiempo de Apagado (tOFF) Conclusiones: - En este momento podemos ver como se produce un salto de tensión. - Para poder aplicar una nueva tensión directa deberemos esperar hasta llegar al punto que representa el tiempo t6. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN B- Tiempo de Apagado (tOFF) La extinción del tiristor se producirá por dos motivos: Por reducción de la corriente de ánodo por debajo de la corriente de mantenimiento y por anulación de la corriente de ánodo. Dividimos el tiempo de apagado en dos: B1- T de recuperación inversa. (trr). B2- T de recuperación de puerta. (tgr). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN B1- Tiempo de Recuperación Inversa Si la tensión aplicada al elemento cambia de sentido y lo polariza inversamente, la corriente directa se anula, alcanzándose un valor débil de corriente inversa, (ir). Las cargas acumuladas en la conducción del tiristor se eliminan entonces parcialmente, pudiéndose así definir un tiempo trr, de recuperación inversa (desde t1 a t3). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN B1- Tiempo de Recuperación de Puerta El resto de las cargas almacenadas se recombinan por difusión. Cuando el número de cargas es suficientemente bajo, la puerta recupera su capacidad de gobierno: puede entonces volver a aplicarse la tensión directa sin riesgo de un nuevo cebado. Este tiempo se denomina tiempo de recuperación de puerta y se simboliza como tgr. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN B1- Tiempo de Recuperación de Puerta La duración total del proceso de bloqueo será: t off t rr t gr ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN Parámetros que influyen sobre toff: - Corriente en conducción (IT). - Tensión inversa (VR). - Velocidad de caída de la corriente de ánodo di/dt. - Pendiente de tensión dV/dt. - Temperatura de la unión Tj o del contenedor Tc. - Condiciones de puerta. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR ACTIVACIÓN Y BLOQUEO DEL TIRISTOR El tiristor es un dispositivo de estado sólido que su modo de operación emula a un relé. En estado de conducción tiene una impedancia muy baja que permite circular grandes de niveles de corriente con una tensión ánodo-cátodo del orden de 1V. En estado de corte, la corriente es prácticamente nula y se comporta como un circuito abierto. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR ACTIVACIÓN DEL TIRISTOR Existen cuatro maneras de poner a un tiristor en estado de conducción: a) Activación o disparo por puerta El método más común para disparar un tiristor es la aplicación de una corriente en su puerta. Los niveles de tensión y corriente de disparo en la puerta deben tener un rango de valores comprendidos dentro de una zona de disparo de seguridad. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR ACTIVACIÓN DEL TIRISTOR a) Activación o disparo por puerta Si se sobrepasa ese límite puede no dispararse el tiristor o puede deteriorarse el dispositivo; por ejemplo, para el 2N5060 la máxima potencia eficaz que puede soportar la puerta es PG(av)=0,01 W. Gráficamente, en la figura se muestra la forma típica de esa zona de seguridad de disparo del SCR TF521S de Sanken Electric; obsérvese la su elevada dependencia con temperatura. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA la EL TIRISTOR ACTIVACIÓN DEL TIRISTOR a) Activación o disparo por puerta Este tiristor soporta corrientes de hasta IT(rms)=5 A y la corriente máxima de disparo es IGT(max)=15mA a 25ºC para una VGT(max)=2.5 V. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR ACTIVACIÓN DEL TIRISTOR a) Activación o disparo por puerta Además, el disparo debe tener una duración dependiente del tiristor con valores típicos de 1μseg para que resulte eficaz. El tiempo de conexión o de activación es el tiempo que tarda en conducir el tiristor desde que se ha producido el disparo. Los valores típicos de tiristores comerciales están alrededor de 1 a 3μseg, aunque para aplicaciones especiales como son los moduladores de impulsos de radar se fabrican tiristores con valores por debajo de 100nseg. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR ACTIVACIÓN DEL TIRISTOR Disparo por puerta • En la figura tenemos un circuito de disparo por puerta. • El valor requerido de VT necesario para disparar el SCR es: VT = VG + IG ⋅ R ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR ACTIVACIÓN DEL TIRISTOR Disparo por puerta • R viene dada por la pendiente de la recta tangente a la curva de máxima disipación de potencia para obtener la máxima seguridad en el disparo. R = VFG IFG • Una vez disparado el SCR perdemos el control en puerta. • Las condiciones de bloqueo se recobran cuando VAK < VH y cuando IAK < IH ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR ACTIVACIÓN DEL TIRISTOR b) Activación o disparo por luz Un haz luminoso dirigido hacia una de las uniones del tiristor provoca su disparo. Son los dispositivos conocidos como foto-SCR o LASCR y sus derivados (foto-TRIAC, opto-TRIAC, etc). El SP-101 de Sunpower es un ejemplo típico de un LASCR de 2A que precisa de una radicación luminosa efectiva de 24mW/cm2 con una longitud de onda de 850nm para su activación. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR ACTIVACIÓN DEL TIRISTOR c) Activación por tensión de ruptura Una aumento de la tensión ánodo-cátodo puede provocar fenómenos de ruptura que activa el tiristor. Esta tensión de ruptura directa (VBO) solamente se utiliza como método para disparar los diodos de cuatro capas. d) Disparo por aumento de di/dt o dv/dt Un rápido aumento de la tensión directa de ánodo cátodo puede producir una corriente transitoria de puerta que active el tiristor. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR ACTIVACIÓN DEL TIRISTOR Generalmente se elimina este problema utilizando circuitos de protección basados en R, C o L. Valores típicos de dv/dt están comprendidos entre 5V/μseg a 500V/μseg. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR BLOQUEO DE UN TIRISTOR La conmutación en corte o bloqueo es el proceso de poner en estado de corte al tiristor que puede realizarse de tres formas: conmutación natural, polarización inversa o conmutación por puerta. a) Conmutación natural Cuando la corriente del ánodo se reduce por debajo de un valor mínimo, llamado corriente de mantenimiento, el tiristor se corta. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR BLOQUEO DE UN TIRISTOR a) Conmutación natural Sin embargo, hay que señalar que la corriente nominal de un tiristor es del orden de 100 veces la corriente de mantenimiento. Para reducir esa corriente es preciso abrir la línea, aumentando la impedancia de carga o derivando parte de la corriente de carga a un circuito paralelo, es decir, cortocircuitando el dispositivo. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR BLOQUEO DE UN TIRISTOR b) Corte por polarización inversa Una tensión inversa ánodo-cátodo tenderá a interrumpir la corriente del ánodo. La tensión se invierte en un semiperiodo de un circuito de alterna, por lo que un tiristor conectado a la línea tendrá una tensión inversa en un semiperiodo y se cortará. Esto se llama conmutación por fase o conmutación de línea alterna. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR BLOQUEO DE UN TIRISTOR c) Corte por puerta Algunos tiristores especialmente diseñados, como los GTO, se bloquean con una corriente de puerta negativa. El tiempo de conmutación en corte es el tiempo que tarda en bloquearse un tiristor. Con conmutación natural su valor está comprendido entre 1 a 10μseg, mientras que conmutación forzada puede ser de 0.7 a 2μseg. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR CONDICIONES NECESARIAS PARA EL CONTROL DE UN TIRISTOR • Disparo: − Ánodo positivo respecto al cátodo. − La puerta debe recibir un pulso positivo con respecto al cátodo. − En el momento del disparo IAK > IL • Corte: − Anulamos la tensión VA − Incrementamos RL hasta que IAk < IH ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR LIMITACIONES DEL TIRISTOR LIMITACIONES DE LA FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO • La frecuencia de trabajo en los SCR no puede superar ciertos valores. • El límite es atribuible a la duración del proceso de apertura y cierre del dispositivo. • La frecuencia rara vez supera los 10 Khz. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR LIMITACIONES DEL TIRISTOR LIMITACIONES DE LA PENDIENTE DE TENSIÓN dv/dt dv/dt es el valor mínimo de la pendiente de tensión por debajo del cual no se producen picos transitorios de tensión de corta duración, gran amplitud y elevada velocidad de crecimiento. Causas • La alimentación principal produce transitorios difíciles de prever en aparición, duración (inversamente proporcional a su amplitud) y amplitud. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR LIMITACIONES DEL TIRISTOR LIMITACIONES DE LA PENDIENTE DE TENSIÓN dv/dt Causas • Los contactores entre la alimentación de tensión y el equipo: cuya apertura y cierre pueden producir transitorios de elevada relación dv/dt (hasta 1.000 V/μs) produciendo el basculamiento del dispositivo. • La conmutación de otros tiristores cercanos que introducen en la red picos de tensión. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR LIMITACIONES DEL TIRISTOR LIMITACIONES DE LA PENDIENTE DE TENSIÓN dv/dt Efectos • Puede provocar el cebado del tiristor, perdiendo el control del dispositivo. • La dv/dt admisible varia con la temperatura. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR LIMITACIONES DEL TIRISTOR LIMITACIONES DE LA PENDIENTE DE INTENSIDAD di/dt di/dt es el valor mínimo de la pendiente de la intensidad por debajo de la cual no se producen puntos calientes. Causas • Durante el cebado, la zona de conducción se reduce a una parte del cátodo cerca de la puerta, si el circuito exterior impone un crecimiento rápido de la intensidad, en esta zona la densidad de corriente puede alcanzar un gran valor. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR LIMITACIONES DEL TIRISTOR LIMITACIONES DE LA PENDIENTE DE INTENSIDAD di/dt Causas • Como el cristal no es homogéneo, existen zonas donde la densidad de Intensidad es mayor (puntos calientes). Efectos • En la conmutación de bloqueo a conducción la potencia instantánea puede alcanzar valores muy altos. • La energía disipada producirá un calentamiento que, de alcanzar el límite térmico crítico, podría destruir el dispositivo. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR PROTECCIONES CONTRA dv/dt Y di/dt • Solución: colocar una red RC en paralelo con el SCR y una L en serie • Calculo: método de la constante de tiempo y método de la resonancia. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Método de la Constante de Tiempo • Cálculo de R y C: 1.- Hallamos el valor mínimo de la cte. de tiempo τ de la dv/dt: donde VDSM = V de pico no repetitiva de bloqueo directo. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Método de la Constante de Tiempo • Cálculo de R y C: 2.- Hallamos el valor de Rmin que asegura la no superación de la di/dt máxima especificada (a partir de la ecuación de descarga de C): ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Método de la Constante de Tiempo Ejemplo Supongamos que el tiristor está colocado según la figura. Calcular aplicando el método de la constante de tiempo el circuito de protección contra dV/dt y di/dt. Datos: VRMS = 208V; IL = 58A; SCR: VDSM = 500V; ELECTRÓNICA INDUSTRIAL R = 5 Ω; ITSM = 250A;di/dt = 13.5 A/µs; http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ dV/dt = 50V/µs ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Método de la Constante de Tiempo Ejemplo Para la resolución del problema adoptaremos un factor de seguridad El valor máximo de tensión será: VAm áx 208 2 294V El valor de C será: C 1.26 F 0.63 VDSM R 6.3 s Г= 0.4. Calculando la resistencia, obtenemos: VAmáx RS 3.83 ITSM I L K dV dt min Vamos a comprobar el valor anterior con el valor correspondiente a Rmin: R min ELECTRÓNICA INDUSTRIAL VAmáx 4.15 dI C dt http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Método de la Constante de Tiempo Ejemplo Como el valor obtenido para RS es inferior a la Rmin que se debe colocar, elegimos para nuestro circuito R = 4.15 Ω. El valor mínimo de la inductancia L para di/dt se calcula de la siguiente forma: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL L VAmáx 21.7 H di dt http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Método de la Resonancia ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR LIMITACIONES DE LA TEMPERATURA En los semiconductores de potencia, se producen pérdidas durante el funcionamiento que se traducen en un calentamiento del dispositivo. La potencia disipada en los tiristores durante la conducción, es mucho mayor que la disipada durante el bloqueo y que la potencia disipada en la unión puerta - cátodo. Podemos decir que las pérdidas con una tensión de alimentación dada y una carga fija, aumentan con el ángulo de conducción. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR LIMITACIONES DE LA TEMPERATURA Una vez elegido el tiristor y teniendo en cuenta los parámetros más importantes como son la potencia total disipada y temperatura, y calculada también la potencia media que disipa el elemento en el caso más desfavorable, procederemos a calcular el disipador o radiador más apropiado para poder evacuar el calor generado por el elemento semiconductor al medio ambiente. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR LIMITACIONES DE LA TEMPERATURA • Hallamos la potencia que disipa el dispositivo sin radiador: • Hallamos el valor de la intensidad media de conducción (IT(AV)) para el factor de forma a de un ángulo de conducción dado: • Observando las curvas de disipación de potencia obtenemos la potencia disipada sin radiador, si esta es menor que la teórica, el dispositivo necesita radiador. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR • De dichas las curvas obtenemos el valor de la Rca ( contenedor-ambiente) que, para una Rcd (contenedor-disipador) dada obtenemos el valor de la resistencia térmica del disipador: Relación entre la potencia y la temperatura para una intensidad dada ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Ejemplo: Un SCR (BTY 91) con Rjc = 1.6ºC/W y con Rcd = 0.2ºC/W, alimenta a una carga resistiva de 10Ω a partir de una señal alterna de 220VRMS. Si la conducción del SCR es completa (α = 0º). Calcular el disipador para una temperatura ambiente de 40ºC y Tj =125°C, utilizando la gráfica representada en la figura. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Ejemplo: En primer lugar vamos a calcular el ángulo de conducción (ϴ): 180º ángulo de disparo 180º - 0º 180º El valor medio de la intensidad será: ITAV 220 2 1 cos 10A 2 R Si observamos la gráfica, vemos como en la parte izquierda aparece un cuadro con el que se relaciona el ángulo de conducción con el factor de forma. ϴ = 180º f = 1.6 Para un valor de ITAV = 10A f = 1.6 corta en un valor de 16.7W. Sustituyendo en las ecuaciones los valores dados para el tiristor del circuito: Rjc = 1.6 °C/W; Rcd = 0.2°C/W; Rd ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Tj Ta PAV R jc R cd 3.29º C/W http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Ejemplo: Elegimos un disipador con una resistencia térmica menor de la calculada: R d 3.29º C/W Este cálculo lo podemos hacer gráficamente. En primer lugar seguiremos los mismos pasos que anteriormente para calcular la potencia media; a partir de aquí llevaremos una horizontal hacia la derecha de la figura hasta cortar con la vertical que se levanta desde los 40ºC que en los datos se expresó como valor de la temperatura ambiente. Estas dos rectas se cortan en un punto que se corresponde con una Rca = 3.35ºC/W. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR Ejemplo: Despejando de la siguiente expresión podremos calcular el valor de la Rd: R d R ca R cd 3.35 0.2 3.15º C/W 3º C/W Si trabajamos en régimen transitorio (impulsos), es necesario el uso de la impedancia térmica (Zth) para que el cálculo del disipador sea correcto. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR IMPEDANCIA TÉRMICA TRANSITORIA El concepto de resistencia térmica y los cálculos de las variaciones de temperatura, están fijados sobre la base del régimen permanente o promedio. Para el caso de los convertidores que trabajan a frecuencia industrial, con ondas senoidales, los valores obtenidos de temperaturas promedios en el interior del semiconductor, no difieren prácticamente de sus valores instantáneos. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR IMPEDANCIA TÉRMICA TRANSITORIA Diferente puede ser la situación, cuando el semiconductor trabaja con pulsos de corta duración. Para el caso del disipador, como éste presenta una masa considerable, tiene una “constante térmica” relativamente grande. De allí que, frente a variaciones en la potencia disipada, su temperatura, prácticamente no sufre alteraciones. Lo mismo podemos decir, respecto a la temperatura de la carcaza del semiconductor, dado que esta fijado al disipador. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR IMPEDANCIA TÉRMICA TRANSITORIA No ocurre de igual forma, en el interior del semiconductor, dado que al disponer de poca masa, por sus dimensiones reducidas, la constante térmica es muy pequeña. Esta situación da lugar a variaciones de temperatura en la zona de la juntura, cuando se producen variaciones de la potencia disipada. En este caso el valor promedio de temperatura en la juntura, obtenido mediante la ley de Ohm térmica, puede diferir bastante respecto a los valores instantáneos. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR IMPEDANCIA TÉRMICA TRANSITORIA Como la temperatura de la juntura debe mantenerse por debajo de límites establecidos por los fabricantes, es necesario verificar que éstos, no se superen. Estas condiciones extremas pueden ocurrir, cuando el dispositivo semiconductor trabaja con pulsos de corta duración, como por ejemplo, en los convertidores que aplican la modulación por ancho del pulso (PWM). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR IMPEDANCIA TÉRMICA TRANSITORIA Los fabricantes de semiconductores, suministran curvas de valores de “impedancia térmica transitoria”, cuando los dispositivos deben disipar potencias de corta duración. La impedancia térmica transitoria varía en relación a la duración del pulso de la potencia disipada, y nos sirve para calcular las variaciones de temperatura en la juntura, tomando como referencia una temperatura inicial. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA EL TIRISTOR IMPEDANCIA TÉRMICA TRANSITORIA Se puede aplicar la respuesta escalón de un sistema de primer orden, para expresar la impedancia térmica transitoria. Si Zo es la impedancia térmica de la carcaza a la juntura en estado permanente (RJC), la impedancia térmica transitoria instantánea se puede expresar como: Donde “th” es la constante de tiempo térmico del dispositivo. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA o TRIAC EL TRIAC Es un dispositivo semiconductor de característica biestable, con la particularidad que puede conducir corriente controlada en ambos sentidos, con tensiones positivas y negativas, aplicadas a sus terminales principales. La activación, se realiza en forma similar a los SCR, aplicándoles una tensión eléctrica, de determinada polaridad, al terminal de compuerta. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TRIAC EL TRIAC Como el TRIAC, puede conducir en ambas direcciones, sus terminales principales, se denominan T2 y T1, en reemplazo del cátodo y ánodo de los dispositivos unidireccionales, como el SCR. Estructuralmente, esta constituido de la siguiente forma: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TRIAC EL TRIAC Como vemos tenemos en la oblea de silicio, un SCR desde el terminal 2 al terminal 1, y otro SCR en paralelo, pero conectado desde terminal 1 al terminal 2 (antiparalelo). Las compuertas de ambos SCR están unidas a una compuerta (G) común. La característica tensión corriente del TRIAC es la siguiente: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TRIAC EL TRIAC CURVA CARACTERISTICA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TRIAC EL TRIAC Características generales del TRIAC: • Estructura compleja (6 capas). • Baja velocidad y poca potencia. • Uso como interruptor estático. • Es un tipo de tiristor bidireccional • Se puede considerar como dos tiristores SCR • Tiene tres terminales T1, T2 y G (puerta) • Se activa con pulso negativo o positivo • Tiene parámetros análogos al SCR ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TRIAC EL TRIAC La relación en el circuito entre la fuente de voltaje, el triac y la carga se representa en la figura. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TRIAC EL TRIAC FORMAS DE ONDA La corriente promedio entregada a la carga puede variarse alterando la cantidad de tiempo por ciclo que el triac permanece en el estado encendido. Si permanece una parte pequeña del tiempo en el estado encendido, el flujo de corriente promedio a través de muchos ciclos será pequeño, en cambio si permanece durante una parte grande del ciclo de tiempo encendido, la corriente promedio será alta. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TRIAC EL TRIAC FORMAS DE ONDA Un triac no esta limitado a 180 de conducción por ciclo. Con un arreglo adecuado del disparador, puede conducir durante el total de los 360 del ciclo. Por tanto proporciona control de corriente de onda completa, en lugar del control de media onda que se logra con un SCR. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TRIAC EL TRIAC FORMAS DE ONDA Las formas de onda de los triacs son muy parecidas a las formas de onda de los SCR, a excepción de que pueden dispararse durante el semi ciclo negativo. En la figura siguiente se muestran las formas de onda tanto para el voltaje de carga como para el voltaje del triac ( a través de los terminales principales) para dos condiciones diferentes. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TRIAC EL TRIAC FORMAS DE ONDA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TIPOS DE TIRISTORES A continuación una clasificación de los diversos tiristores de potencia que tienen aplicaciones comerciales y una breve descripción de ellos: TIRISTORES DE CONDUCCIÓN EN SENTIDO INVERSO (RCT) Estos tiristores se utilizan en aquellos convertidores que necesitan conducir una corriente en sentido inverso, por causa de una carga inductiva y para mejorar los requisitos de apagado del circuito de conmutación. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TIPOS DE TIRISTORES El RCT, esta compuesto en un mismo encapsulado por SCR y un diodo en antiparalelo, como muestra la figura: El diodo fija el voltaje de bloqueo inverso en 1 a 2 volt en estado estable; en condiciones transitorias su valor es de unos 30 volt por las inductancias parásitas internas. Se disponen de RCT con tensiones de bloque directo de 400 a 2000 V con corrientes de hasta 500 A. A este dispositivo, también se le suele llamar ASCR o tiristor asimétrico, con aplicaciones en circuitos específicos. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TIPOS DE TIRISTORES TIRISTORES DE APAGADO POR COMPUERTA (GTO) EL GTO, en forma similar a un SCR, se puede activar con una señal pulsante positiva en la compuerta, pero tiene la posibilidad de apagarlo con una señal negativa aplicada en la misma compuerta. Los GTO, se pueden construir con especificaciones de tensión y corrientes parecidas a los SCR, con las siguientes ventajas: 1) No necesitan elementos auxiliares de conmutación en convertidores que necesitan la conmutación forzada, reduciendo el costo peso y volumen del convertidor. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TIPOS DE TIRISTORES TIRISTORES DE APAGADO POR COMPUERTA (GTO) 2) Reducción del ruido acústico y electromagnético por eliminación de los reactores de conmutación. 3) Desactivación mas rápida lo que le permite trabajar con frecuencias de conmutación mas elevada. 4) Mayor eficiencia de los convertidores. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TIPOS DE TIRISTORES TIRISTORES DE APAGADO POR COMPUERTA (GTO) ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TIPOS DE TIRISTORES TIRISTOR DE APAGADO POR MOS (MTO) El MTO es una combinación de un GTO y un MOSFET, que juntos mejoran las capacidades de apagado del GTO. En el caso del MTO, el transistor MOS, que esta conectado entre la base y emisor del transistor bipolar npn, hace caer la tensión base emisor por debajo del umbral y de esta manera éste transistor deja de conducir, eliminando la realimentación. La estructura es parecida al GTO, conservando las ventajas de alto voltaje (hasta 10Kv) y elevada corriente (4000 A), con aplicaciones de gran potencia (1 a 20 MVA). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TIPOS DE TIRISTORES TIRISTOR DE APAGADO POR MOS (MTO) El MTO se apaga mas rápidamente que el GTO y casi se eliminan las perdidas asociadas a las cargas de almacenamiento. También tienen una mayor dv/dt y en forma parecida al GTO, tienen una larga cola de corriente de apagado. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TIPOS DE TIRISTORES TIRISTOR DE APAGADO POR MOS (MTO) ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TIPOS DE TIRISTORES TIRISTORES CONTROLADOS POR MOS (MCT) En un MCT, se combinan las propiedades de un tiristor regenerativo de cuatro capas, con una estructura de compuerta MOS. En forma similar al transistor bipolar de compuerta aislada (IGBT), se logran las ventajas de los transistores bipolares con las de efecto de campo; el conjunto resulta en una mejoría respecto a un tiristor con un par de MOSFET, que lo activan y lo desactivan. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TIPOS DE TIRISTORES TIRISTORES CONTROLADOS POR MOS (MCT) Existen varios dispositivos de estas estructuras MCT; solamente analizaremos una de ellas, el MCT de canal “p” de mayor difusión. En la próxima figura representaremos su estructura interna: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TIPOS DE TIRISTORES TIRISTORES FOTO ACTIVADOS (LASCR) Estos tiristores, se activan por radiación de luz directa, en la oblea de silicio, en la zona de la juntura “J2”. La radiación de luz genera en esta zona (polarizada inversamente, con tensión de bloqueo directo, en los extremos del tiristor), generando suficiente pares electrón-huecos que, por el proceso de realimentación, activan al tiristor. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA TIPOS DE TIRISTORES TIRISTORES FOTO ACTIVADOS (LASCR) La estructura de la compuerta se diseña de tal forma que proporciona suficiente sensibilidad para ser activado con fuentes luminosas normales como por ejemplo radiación luminosa provenientes de fibras ópticas o diodos emisores de luz (LEDS). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA DISPOSITIVOS DE POTENCIA EL TRANSISTOR DE POTENCIA El funcionamiento y utilización del transistor de potencia es idéntico al de los transistores normales, teniendo como características especiales las altas tenciones e intensidades que tienen que soportar y por tanto, las altas potencias en disparar. Existen tres tipos de transistores de potencia: - Bipolar - MOSFET ( transistor de efecto de campo) - IGBT ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA DISPOSITIVOS DE POTENCIA EL TRANSISTOR BIPOLAR (BJT) Los transistores BJT más utilizados en la electrónica de potencia son los NPN, y su operación se centra en corte y saturación, es decir, como interruptor electrónico. Recordemos que para que un transistor NPN se encuentre polarizado es necesario que la tensión del colector sea mayor a la de la base y esta mayor que la del emisor (VC > VB > VE) en por lo menos 0;7V . ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA DISPOSITIVOS DE POTENCIA MOSFET Los MOSFET más utilizados en electrónica de potencia son los canal N y su operación se reduce a interruptor electrónica, es decir, en corte y operación. La ventaja de este dispositivo en relación con el BJT es su polarización en tensión y alta impedancia de entrada. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA DISPOSITIVOS DE POTENCIA EL TRANSISTOR BIPOLAR DE PUERTA AISLADA (IGBT) Los transistores de compuerta aislada o IGBT combinan las características de los MOSFET y BJT. Tienen una impedancia de entrada elevada, como los MOSFET y bajas perdidas en conmutación, como los BJT, pero sin el problema de segunda ruptura, por lo que puede trabajar a elevada frecuencia y con grandes intensidades. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA COMPARATIVA DE LOS DISPOSITIVOS DE POTENCIA Comparativa de los dispositivos de potencia ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA APLICACIONES DE LOS TIRISTORES Aplicaciones de la Electrónica de Potencia según los dispositivos empleados. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADORES CONTROLADOS Los rectificadores controlados reciben este nombre por que utilizan un dispositivo de control, en este caso el tiristor. Utilizan los mismos montajes que se usan para los no controlados pero sustituyendo los diodos por tiristores parcial o totalmente. La ventaja de colocar tiristores viene dada por la capacidad de estos de retardar su entrada en conducción, sucediendo esta cuando la tensión en sus bornes sea positiva y además reciba un impulso en su puerta. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADORES CONTROLADOS El ángulo de retardo es un parámetro fundamental, ya que actuando sobre él es posible hacer variar la relación entre el valor de la tensión rectificada de salida y el valor de las tensiones alternas de la entrada, de ahí el calificativo de “controlados”. En los rectificadores controlados, por lo tanto, se controla el cebado del tiristor y el bloqueo será natural. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA En este montaje, con el cambio del diodo por un tiristor podremos tener un control sobre el valor medio de la tensión en la carga cuando tengamos una tensión de ánodo positiva respecto al cátodo y se le proporcione a la puerta un impulso de cebado. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA Durante el semi ciclo positivo de la tensión de entrada, la tensión de ánodo es positiva respecto a la de cátodo, así que estará preparado para entrar en conducción. Cuando el tiristor es disparado para Tt= , este empieza a conducir, haciendo que circule por la carga la corriente del secundario. En el instante Tt=B, la tensión del secundario empieza a ser negativa, lo que provoca el paso a corte del tiristor por ser la tensión de ánodo negativa con respecto a la de cátodo. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA En este caso (ángulo de retardo), será el tiempo que pasa desde que la tensión del secundario empieza a ser positiva hasta que se produce el disparo del tiristor en Tt= . El uso en la industria de este tipo de rectificador es casi nulo debido a sus bajas prestaciones, como por ejemplo una señal a la salida de gran rizado y de baja pulsación. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA R ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA R Tensión media en la carga: Si Vmax es la tensión en el secundario, tenemos que: Tensión eficaz en la carga: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA R Tensión inversa de pico soportada por el tiristor: Esta tensión será la máxima de entrada para ≤ B/2, por lo tanto: Corriente media en la carga: Corriente eficaz en la carga: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA R ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA R EJEMPLO: Dado un rectificador controlado monofásico de media onda con carga resistiva, cuyo esquema es el mostrado en la figura. Calcular lo siguiente: a) Tensión de pico en la carga. b) Corriente de pico en la carga. c) Tensión media en la carga. d) Corriente media en la carga. e) Corriente eficaz en la carga. f) Potencia alterna en la carga. Datos: R=20 Ω VS=240V ELECTRÓNICA INDUSTRIAL =40° http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA R Solución: a) La tensión de pico en la carga corresponderá con la tensión máxima suministrada por el secundario: b) La corriente de pico en la carga se correspondería con la intensidad máxima y se podría obtener de la tensión máxima: c) Usando la ecuación correspondiente obtenemos la tensión media en la carga: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA R Solución: d) La corriente media en la carga la calcularemos usando la ecuación del apartado anterior, pero sustituyendo Vmax por Imax: e) La corriente eficaz en la carga se calcula usando: f) La potencia alterna en la carga será: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA RL El tiristor empieza a conducir para Tt = , que será el retardo que introduzca el circuito de disparo. Esto provoca la circulación de corriente y un voltaje en la bobina y en la resistencia VL y VR respectivamente: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA RL En la siguiente gráfica podemos apreciar que: - Para valores entre y Tt1, VL es positiva. - Cuando Tt = Tt1, VL se hace negativa y la corriente empieza a disminuir. - Para Tt = Tt2 la corriente se anula y se cumplirá que A1=A2 (el área A1 es la tensión acumulada en la bobina, y el área A2 será la descarga de tensión de la bobina sobre la resistencia y la tensión de entrada con la carga actuando como generador). ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA RL ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA RL Expresión de la corriente instantánea en la carga: A partir del disparo del tiristor se cumple en el circuito la siguiente ecuación: Ec1 Ec2 ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA RL ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA RL EJEMPLO: Un rectificador controlado monofásico de media onda con carga RL, como el mostrado en la figura, es conectado a una tensión de secundario VS=240V, 50Hz, y a una carga L=0,1H en serie con R=10Ω . El tiristor se dispara con =90° y se desprecia la caída de tensión del mismo en directo. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA RL Calcular lo siguiente: a) La expresión que nos da la corriente instantánea en la carga. b) Tensión media en la carga. c) Corriente media en la carga. Datos: VS=240V, f =50Hz R = 10Ω L = 0,1H Solución: Calculamos los valores máximos de la tensión de secundario y la intensidad: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA RL a) Usando la ecuación 1 y sustituyendo en ella los siguientes valores: b) La tensión media en la carga será: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE MEDIA ONDA CON CARGA RL Por tanteo y ayudados por la expresión ecuación 2, obtenemos que t=0,0136 seg para un ángulo en el que se anula la corriente iC, Tt2=245°. Por lo tanto ya podemos resolver la ecuación de la tensión media en la carga obteniendo: c) La intensidad en la carga será: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA Este tipo de rectificador, con carga R, trabajará en dos cuadrantes del diagrama tensión-corriente, tal y como se muestra a continuación: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA Cuadrantes de funcionamiento del puente rectificador monofásico controlado de onda completa. Como podemos apreciar, puede trabajar en el primer y cuarto cuadrante. ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA Los tiristores T1 y T4 conducirán durante el semi ciclo positivo de la entrada, y los T2 y T3 en el negativo. Eso quiere decir que los tiristores se dispararán de dos en dos con un ángulo de retardo . Tensión media en la carga: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA Tensión eficaz en la carga: Intensidad media en la carga: Intensidad eficaz en la carga: Este valor será 2 veces mayor que el obtenido para el rectificador controlado de media onda. Potencia eficaz en la carga: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA EJEMPLO: Dado un puente rectificador monofásico totalmente controlado como el mostrado en la figura. Calcular lo siguiente: a) Tensión de pico en la carga. b) Corriente de pico en la carga. c) Tensión media en la carga. d) Intensidad media en la carga. e) Corriente eficaz en la carga. f) Potencia eficaz en la carga. g) Tensión media en los tiristores. h) Eficiencia de la rectificación. i) Factor de forma. j) Factor de rizado. Datos: R=20 Ω VS=240V ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA Solución: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA e) Con la ecuación correspondiente calculamos la corriente eficaz en la carga: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA RECTIFICADORES CONTROLADOS RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL http://informacionclasesiupsm.webnode.com.ve/ ING. JOEL FIGUEROA