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Circuitos de excitaci

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Igualmente se necesita un pico de corriente negativa en el apagado. Esquema. Formulaci n. ... Se precisa que el Mosfet conmute al cabo de 50ns o menos. ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Circuitos de excitaci


1
Circuitos de excitación y protección.
  • Dispositivos de potencia

2
Introducción
  • Minimizar las pérdidas de potencia en los
    interruptores electrónicos.
  • Pérdidas en conducción
  • Pérdidas en conmutación.
  • Solución acelerar las transiciones.
  • Los circuitos de protección se diseñan para
    alterar la forma de onda de conmutación, de forma
    que se reduzcan las pérdidas de potencia y se
    proteja el interruptor.

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Circuitos de excitación de transistores bipolares.
  • Dispositivo controlado por corriente.
  • Tiempo de puesta en conducción depende de la
    rapidez con la que se inyecte las cargas
    necesarias en la base del transistor.
  • Velocidades de conmutación de entrada se pueden
    reducir aplicando inicialmente un pico elevado de
    corriente de base y disminuyendo la corriente
    hasta la necesaria para mantener el transistor en
    conmutación. Igualmente se necesita un pico de
    corriente negativa en el apagado.

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Esquema
5
Formulación.
Cuando la señal pasa a nivel alto R2 estará
cortocircuitada inicialmente. La corriente de
base inicial será IB1. Cuando C se cargue, la
corriente de base será IB2. Se necesitará de 3 a
5 veces la constante de tiempo de carga del
condensador para considerarlo totalmente
cargado. La señal de entrada pasa a nivel bajo en
el corte y el condensador cargado proporciona el
pico de corriente negativa.
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Forma de onda de la IB
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Ejemplo.
  • Diseñar un circuito de excitación de un BJT
    (TIP31C). Que tenga un pico de 1A de corriente de
    base y de 0.2A en conducción. La tensión de
    excitación es de 0 a 5V, cuadrada, con un ciclo
    de trabajo del 50 y una frecuencia de
    conmutación de 25Khz.

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Simulación del ejemplo
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Potencias perdidas en ambos casos
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Enclavador Baker
  • Se usa para reducir los tiempos de conmutación
    del transistor bipolar.
  • Mantiene al transistor en la región de
    cuasi-saturación.
  • Evita que VCE sea muy baja.
  • Las pérdidas son mayores.

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Darlington
Incrementar la Beta del transistor equivalente,
con el fin de mejorar la excitación
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Circuitos de excitación de MOSFET
  • Es un dispositivo controlado por tensión.
  • Estado de conducción se consigue cuando la
    tensión puerta-fuente sobrepasa la tensión umbral
    de forma suficiente.
  • Corrientes de carga son esencialmente 0.
  • Es necesario cargar las capacidades de entrada
    parásitas.
  • Velocidad de conmutación viene determinada por la
    rapidez con que la carga de esos condensadores
    pueda transferirse.
  • Circuito de excitación debe ser capaz de absorber
    y generar corrientes rápidamente para conseguir
    una conmutación de alta velocidad.

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Esquema
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Ejemplo
  • Calcular la excitación de un Mosfet de potencia
    que tiene las siguientes características
  • VTH2 a 4V.
  • VGSmáx20V
  • VDSmáx100V
  • Capacidades parásitas las de la figura.
  • Se precisa que el Mosfet conmute al cabo de 50ns
    o menos. Si la tensión de excitación es de 12V y
    la de alimentación es de 100V calcular la
    corriente necesaria y la RB que la limite.

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Solución
  • Vemos que las capacidades de entrada y salida a
    más de 60V es de 300pF y 50pF respectivamente.
    Como ambas se tienen que cargar, necesitaremos

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Circuito propuesto.
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Simulación.
18
Esquemas de excitación con CI
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Etapas Push-Pull y medio puente con CI
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Circuitos Bootstrap
  • Cuando se requiere que el circuito de excitación
    sea flotante con respecto a la masa del circuito.
    Se llaman de lado alto. Uno de ellos podría
    ser el bootstrap.

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Circuitos Bootstrap con CI
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Circuitos de Aislamiento de la excitación
  • Muchas veces resulta necesario aislar las
    excitaciones de dos interruptores para evitar
    cortocircuitos o perturbaciones.
  • Aislamiento óptico Optoacopladores.
  • Aislamiento magnético Transformadores.

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Forma de onda de salida del acoplador inductivo.
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Optoacopladores
25
Optoacopladores
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Circuitos de protección.
  • Protegen al transistor reduciendo sus pérdidas de
    potencia en la conmutación.
  • No reducen las pérdidas totales de conmutación.
  • Protegen al dispositivo del stress al que se ve
    sometido durante la conmutación debido a las
    altas tensiones y corrientes.

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Circuito de protección de transistor
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Formulación.
El condensador se elige a veces de forma que la
tensión del interruptor alcance su valor final al
mismo tiempo que la corriente vale cero
Si la corriente del interruptor llega a cero
antes de que el condensador se cargue por
completo la tensión del condensador se calcula a
partir de la primera ecuación, saliendo
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Formulación.
  • Para calcular el valor de la resistencia, ésta se
    elige de forma que el condensador se descargue
    antes de que el transistor vuelva a apagarse. Se
    necesitan de 3 a 5 intervalos de tiempo para que
    se descargue el condensador.

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Formulación.
  • Las pérdidas en el transistor varían con el
    circuito que se añade. La primera fórmula se
    refiere a las pérdidas en el transistor sin
    circuito de protección.
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