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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE PABELLÓN DE ARTEAGA

ELECTRONICA DE POTENCIA

APUNTES DOCENTE: ING. RAÚL LLAMAS ESPARZA

UNIDAD 5:

CIRCUITOS DE DISPARO PRESENTA:

ERNESTO JOSE MARIA ROJAS LUEVANO JOVANI ALBERTO AVALOS HERRERA OSCAR OBETH SAUCEDO MONTAÑEZ JORGE ENRIQUE CRUZ PALACIOS JESUS ALBERTO RIOS LOZANO MARCO ALEXIS RUVALCANA GARCIA JOSUE DE JESUS MARTINEZ MONTOYA ING. RAÚL LLAMAS ESPARZA

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Temario 5.1 Circuitos de disparo sin aislamiento: Redes Pasivas, RC. 5.2 Circuitos de disparo con aislamiento. 5.2.1 Acoplados ópticamente optoristores. 5.2.2 Acoplados magnéticamente. 5.3 Circuitos de disparo con dispositivos digitales. 5.3.1 Timer. 5.3.2 Dispositivos de frecuencia y detectores de cruce por cero microcontroladores. 5.3.3 Modular de ancho de pulso (PWM).

5.1 Circuitos de disparo sin aislamiento: redes pasivas, RC El circuito de disparo es una parte integral de convertidor de potencia, y consiste en dispositivos semiconductores de potencia. Las salidas de un convertidor que depende de la forma de onda en que el circuito de disparo se excita a los dispositivos de conmutaciones una función directa de conmutación por consiguiente, las características del circuito de disparo son elementos clave para obtener la salida deseada y los requisitos de control de cualquier convertidor de potencia. El diseño de un circuito excitador requiere conocer las características de compuerta y las necesidades de dispositivos como tiristores apagados por compuerta (GTO), transistores bipolares de unión (BJT), transistores de efecto de campo metal-oxido semiconductor (MOSFET) y transistores bipolares de compuerta aislada IGBT). Excitador de compuerta para MOSFET los MOSFET son dispositivos controlados por voltaje y tiene una impedancia de entrada muy alta. La compuerta consume una corriente de fuga muy pequeña, del orden de los nano amperes. El tiempo de encendido de un MOSFET depende del tiempo de carga de la capacitancia de entrada o de compuerta. El tiempo de encendido se pueden reducir conectando un circuito RC, para cargar con mayor rapidez la capacitancia de compuerta. Cuando se conecta un voltaje a la compuerta, la corriente inicial de carga de la capacitancia es IG=VG/RS y el valor de estado permanente de voltaje de compuerta es VGS=RGVG/ (RS+R1+RG) donde RS es la resistencia interna de la fuente que excita la compuerta.

ING. RAÚL LLAMAS ESPARZA

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Redes pasivas de RC El método más simple de control de compuertas es condicionado un capacitor en el extremo inferior de las resistencias del terminal de compuerta. La ventaja de este circuito es que el ángulo de disparo puede ajustarse a más de 90 grados, cuando la fuente AC es negativa el voltaje inverso a través del SRC es aplicado al circuito de disparo (r1+ r2) C1, cargando el capacitor C1 su placa superior negativa y la inferior positiva, por lo que le SCR no se activa.

5.2 Circuitos de disparo con aislamiento En los convertidores con tiristor, existen diferencias de potencia entre las diversas terminales, el circuito de potencia está sujeto a un alto voltaje, por lo general mayor que 100V y el circuito de compuerta se mantiene en un voltaje bajo, de 12 a 30V en forma típica. Se requiere un circuito de aislamiento entre un tiristor individual y su circuito generador de pulsos de compuerta. El aislamiento se puede lograr mediante transformadores de pulsos o con optoacopladores

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5.2.1 Acoplados ópticamente opto tiristores. ING. RAÚL LLAMAS ESPARZA

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5.2.2 Acoplados magnéticamente. ING. RAÚL LLAMAS ESPARZA

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE PABELLÓN DE ARTEAGA Transformadores de pulsos solo tienen un devanado primario y pueden tener uno o más devanados secundarios. Con varios devanados secundarios se pueden tener señales simultáneas de compuerta para transistores conectados en serie o paralelo. La figura muestra un arreglo de excitación de compuerta aislado por transformador. El transformador deberá tener una inductancia de fuga muy pequeña, y el tiempo de subida de pulso de salida debe ser muy pequeño. Con un pulso relativamente largo y con baja frecuencia de conmutación, el transformador se satura y su salida se distorsiona.

5.3 Circuitos de disparo con dispositivos digitales .  Timer  

Divisores de Frecuencia y detectores de cruce por cero (comparadores) Microcontroladores Modular de ancho de pulso (PWM).

5.3.1 Timer El temporizador 555. Como se muestra en el diagrama de la figura 1, los bloques básicos de el temporizador 555son una cadena de 3 resistencia del mismo valor, dos comparadores de voltaje, un flip -flop, y un transistor BJT. Las resistencias se colocan en las entradas de los comparadores (este es el pin 6, threshold) en VTH = (2/3) Vcc y VTL = (1/3)Vcc.

5.3.2 Divisores de Frecuencia y detectores de cruce por cero (comparadores) Microcontroladores

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TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE PABELLÓN DE ARTEAGA Podemos utilizar como referencia al multiplicador discutido es este tutorial, ya que puede ser usado como un divisor analógico empleando circuitos de retroalimentación como se muestras en las figuras 1(a) y (b).

Notemos que en sólo dos cuadrantes esta operación es posible porque el voltaje e4 debe ser de una polaridad opuesta a e1. Para e1 < 0, el multiplicador debe proveer una polaridad inversa mientras que para e1 > 0 el multiplicador debe generar +e1e0/10 = -e2 para asegurar una operación estable (retroalimentación negativa).La principal limitación de tal retroalimentación en el divisor es el gran período de error como por ejemplo sería que el valor de e2 tienda a cero. Este error limita severamente el rango dinámico del divisor; especialmente donde el error del multiplicador alcance su valor máximo, este se produce cuando le señal de entrada es pequeña. 5

5.3.3 Modulador de Ancho de Pulso (PWM) Especificaciones • Frecuencia de PWM de 400 Hz • Capacidad de corriente de 3 amperios con un MOSFET IRF521 • Voltaje de 12V • Control por potenciómetro o por voltaje de entrada • Voltaje de control entre 0 y 10 voltios Un modulador por ancho de pulso (PWM) es un dispositivo que puede usarse como un eficiente dimmer de luz o para controlar la velocidad en motores DC. Los motores DC grandes son controlados más eficientemente con tiristores de alta potencia, mientras los motores ING. RAÚL LLAMAS ESPARZA

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO INSTITUTO TECNOLÓGICO DE PABELLÓN DE ARTEAGA Pequeños y medianos de imán permanente, son controlados más exitosamente con transistores de conmutación por ancho de pulso. El circuito descrito es un dispositivo para controlar motores que manejen unos cuantos amperios o también se puede utilizar para controlar el brillo en lámparas.

Un circuito PWM arroja como resultado una onda cuadrada con ciclo variable de ON y Off, variando en el tiempo del 0 al 100 %. De esta manera, una cantidad variable de potencia es transferida a la carga. La principal ventaja de un circuito de PWM sobre un controlador que se basa en la variación lineal de la potencia suministrada a una carga mediante cambio resistivo es la eficiencia. A una señal de control del50%, el PWM usará cerca del 50% de la potencia total, de la cual casi tosa será transferida a la carga. En un controlador tipo resistivo, de un50% de potencia que se quiera transferir a la carga se estima que le puede llegar cerca de un 71%. El otro 21% se pierde en forma de calor. La principal desventaja de los circuitos de PWM es la posibilidad de que exista interferencia por radiofrecuencia (RFI). El RFI puede minimizarse ubicando el controlador cerca de la carga y utilizando un filtrado de la fuente de alimentación. Este circuito posee una pequeña protección contra RFI y produce una mínima interferencia.

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