Conversión alterna-continua (rectificadores)

Conversión alterna-alterna (cicloconvertidores o reguladores de alterna)

Conversión continua-alterna (inversores)

Conversión continua-continua (reguladores de continua o troceadores)

Rectificadores:

o Alimentación de todo tipo de sistemas electrónicos, donde se necesite energía

eléctrica en forma de corriente continua.

o Control de motores de continua utilizados en procesos industriales: Máquinas

herramienta, carretillas elevadoras y transportadoras, trenes de laminación y

papeleras.

o Transporte de energía eléctrica en c.C. Y alta tensión.

o Procesos electroquímicos.

o Cargadores de baterías.

Reguladores de alterna:

o Calentamiento por inducción.

o Control de iluminación.

o Control de velocidad de motores de inducción.

o Equipos para procesos de electrodeposición.

Cambiadores de frecuencia (cicloconvertidores):

o Enlace entre dos sistemas energéticos de corriente alterna no sincronizados.

o Alimentación de aeronaves o grupos electrógenos móviles.

Inversores:

o Accionadores de motores de corriente alterna en todo tipo de aplicaciones industriales.

o Convertidores corriente continua en alterna para fuentes no convencionales, tales

como la fotovoltaica o eólica

o Calentamiento por inducción.

Troceadores:

o Alimentación y control de motores de continua.

o Alimentación de equipos electrónicos a partir de baterías o fuentes autónomas

de corriente continua.

Diodos tienen las siguientes limitaciones:

• Son dispositivos unidireccionales, no pudiendo circular la corriente en sentido

contrario al de conducción.

• El único procedimiento de control es invertir el voltaje entre ánodo y cátodo.

Las carácterísticas eléctricas deseables en los diodos de potencia son las siguientes:

 Capacidad para soportar gran intensidad con pequeña caída de tensión en el estado de conducción o de polarización directa

 Capacidad para soportar elevada tensión con una pequeña intensidad de fugas en el estado de bloqueo o de polarización inversa

• Carácterísticas estáticas:

o Parámetros en bloqueo (polarización inversa).

o Parámetros en conducción.

o Modelo estático.

• Carácterísticas dinámicas:

o Parámetros de encendido.

o Parámetros de apagado

o Influencia del trr en la conmutación.

Carácterísticas estáticas del diodo

Parámetros en bloqueo

• Tensión inversa de trabajo (VRWM): Máxima tensión inversa que puede soportar

de forma continuada sin peligro de avalancha.

• Tensión inversa de pico repetitivo (VRRM): Máxima tensión inversa que puede

soportar por tiempo indefinido si la duración del pico es inferior a 1ms y su frecuencia

de repetición inferior a 100 Hz.

• Tensión inversa de pico único (VRSM): Máxima tensión inversa que puede soportar

por una sola vez cada 10 ó más minutos si la duración del pico es inferior

a 10 ms.

• Tensión de ruptura (VBD): Valor de la tensión capaz de provocar la avalancha

aunque solo se aplique una vez por un tiempo superior a 10 ms

Parámetros en conducción del diodo

• Intensidad media nominal (IFW(AV)): es el valor medio de la máxima intensidad

de impulsos sinusoidales que el diodo puede soportar en forma continuada .

• Intensidad de pico repetitivo (IFRM): es aquella que puede ser soportada cada

20 ms, con una duración de pico a 1 ms, a una determinada temperatura de la

cápsula (normalmente 25º).

• Intensidad directa de pico no repetitiva (IFSM): es el máximo pico de intensidad

aplicable, una vez cada 10 minutos, con una duración de 10 ms.

Modelos estáticos del diodo

Los distintos modelos del diodo en su regíón directa (modelos estáticos) se representan

en la siguiente figura. Estos modelos facilitan los cálculos a realizar, para lo cual

debemos escoger el modelo adecuado según el nivel de precisión que necesitemos.

Carácterísticas dinámicas

Estas carácterísticas están referidas al proceso de conmutación del diodo, tanto en el

proceso de encendido como de apagado

Parámetros de encendido

• Tensión directa, VON. Caída de tensión del diodo en régimen permanente para

la corriente nominal

• Tensión de recuperación directa, VF. Tensión máxima durante el encendido.

• Tiempo de recuperación directa, tON. Tiempo para alcanzar el 110% de VON.

• Tiempo de subida, tr. Tiempo en el que la corriente pasa del 10% al 90% de su

valor directo nominal. Suele estar controlado por el circuito externo

Parámetros de apagado

El paso del estado de conducción al de bloqueo (y viceversa) en el diodo no se efectúa

instantáneamente. Si un diodo se encuentra conduciendo una intensidad IF, la zona

central de la uníón P-N está saturada de portadores mayoritarios con una mayor densidad

de éstos, cuanto mayor sea IF.

Tipos de diodos de potencia

Diodo rectificador normal

Presenta altos tiempos de recuperación inversos y es normalmente utilizado en aplicaciones de baja frecuencia

Diodos Schottky

Se utilizan cuando se necesita una caída de tensión directa muy pequeña (0.3 V típicos) para circuitos con tensiones de salida pequeñas. Tienen limitada su capacidad de bloquear tensión a 50 – 100 V.

Diodos de recuperación rápida

Son adecuados en circuitos de frecuencia elevada en combinación de conmutadores controlables, donde se necesitan tiempos de recuperación pequeños. Para unos niveles de potencia de varios cientos de voltios y varios cientos de amperios, estos diodos poseen un trr de pocos microsegundos. Un diodo con esta variación de corriente tan rápida necesitará circuitos de protección, sobre todo cuando en el circuito exterior encontramos elementos inductivos.

Características Estáticas DE LOS DIODOS DE POTENCIA

Las carácterísticas estáticas hacen referencia al comportamiento del diodo cuando se encuentra en estado bien de bloqueo o bien de conducción.

Si se aplica una tensión inversa (VD<0) en=»» los=»» terminales=»» de=»» un=»» diodo=»» de=»» forma=»» que=»» la=»» capa=»» anódica=»» (capa=»» p)=»» sea=»» mas=»» negativa=»» que=»» la=»» catódica=»» (capa=»» n),=»» los=»» portadores=»» de=»» cada=»» capa=»» son=»» atraídos=»» a=»» los=»» extremos=»» de=»» la=»» pastilla.=»» la=»» zona=»» de=»» carga=»» se=»» va=»» haciendo=»» cada=»» vez=»» mayor=»» y=»» se=»» vacía=»» de=»» portadores.=»» aparece=»» así=»» una=»» diferencia=»» de=»» potencial=»» de=»» valor=»» aproximado=»» a=»» la=»» tensión=»» inversa=»» aplicada=»» en=»» los=»» extremos=»» del=»» diodo=»» de=»» potencia=»» de=»» valor=»» aproximado=»» a=»» la=»» tensión=»» a=»» la=»» tensión=»» inversa=»» aplicada=»» en=»» los=»» extremos=»» del=»» diodo=»» se=»» encuentra=»» en=»» estado=»» de=»» bloqueo.=»» si=»» la=»» tensión=»» inversa=»» aumenta=»» y=»» alcanza=»» un=»» cierto=»» valor=»» denominado=»» tensión=»» de=»» ruptura=»» (vr),=»» el=»» diodo=»» comienza=»» a=»» conducir=»» en=»» sentido=»» inverso=»» o=»» de=»»>0)>

Características Dinámicas DE LOS DIODOS DE POTENCIA

El encendido de un diodo, o paso de bloqueo a conducción, es muy rápido en comparación con otros transitorios que se producen en el circuito de potencia. Al ser este tiempo prácticamente inapreciable, durante el encendido puede considerarse al diodo ideal.

Sin embargo, el apagado de un diodo o paso de conducción a bloqueo no se efectúa de forma instantánea. Si un diodo conduce en sentido directo una determinada intensidad I, la zona central de la uníón se encuentra saturada de portadores, siendo mayor la densidad cuanto mayor sea el valor de I.