ESPECIFICACIONES DE LOS INTERRUPTORES ELECTRÓNICOS DE POTENCIA

Interruptor - conmutador de potencia

Las características de los dispositivos semiconductores prácticos son distintas de las de los elementos ideales. Los fabricantes de los dispositivos suministran hojas de datos que describen los parámetros y las capacidades de sus productos. 

Hay parámetros importantes; vamos a tratar sólo los más importantes, que entre ellos son:

Capacidades de voltaje: voltajes pico repetitivos directo e inverso y caída de voltaje directo

en estado cerrado.

Capacidades de corriente: corrientes promedio, raíz cuadrática media (rms), de pico repetitivo, de pico no repetitivo y de fuga en estado abierto.

Velocidad o frecuencia de interrupción: transición de un estado totalmente no conductor hasta un estado totalmente conductor (cerrado), y de uno totalmente conductor a uno totalmente no conductor (abertura); son parámetros muy importantes. El período Ts y la frecuencia fs de interrupción se definen por

                                  fs = 1 / Ts = 1 / td + tr + tenc + ts + tf + tapag

en la que tapag es el tiempo durante el cual el interruptor permanece abierto.

Capacidad de di/dt : el dispositivo necesita un tiempo mínimo para que toda su superficie conductora intervenga para conducir toda la corriente. Si la corriente aumenta con rapidez, el flujo de ella podría concentrarse en cierta región y dañar al dispositivo. La di/dt de la corriente a través del dispositivo se limita, en el caso normal, conectando en serie al dispositivo un pequeño inductor llamado amortiguador en serie.

Capacidad dv/dt: un dispositivo semiconductor tiene una capacitancia interna en la unión, C. Si el voltaje a través del interruptor cambia con rapidez durante el cerrado, la abertura y también al conectar el suministro principal de la corriente inicial, la Cjdv/dt de la corriente que pasa por C, puede ser demasiado alta y causar daños al dispositivo. La dv/dt del voltaje a través del dispositivo se limita conectando un circuito RC a través del mismo, al que se llama amortiguador shunt, amortiguador en paralelo o simplemente amortiguador.

Pérdidas por conmutación: durante el cerrado, la corriente directa aumenta antes de que el

voltaje directo baje, y durante la abertura, el voltaje directo aumenta antes de que la corriente baje. La existencia simultánea de voltajes y corrientes altos en el dispositivo causa pérdidas de potencia, como se ve en la siguiente figura. 

Formas de onda en el interruptor de potencia

Debido a su naturaleza repetitiva, representan una parte apreciable de las pérdidas, y con frecuencia son mayores que las pérdidas de conducción durante el estado cerrado.

Requisitos de activación de compuerta: el voltaje y la corriente de excitación de compuerta son

parámetros importantes para encender y apagar un dispositivo. Las necesidades de potencia y

energía del excitador de la compuerta son partes muy importantes de las pérdidas, y del costo

total del equipo. Si se necesitan pulsos grandes y largos de corriente para cerrarla y abrirla, las

pérdidas por activación de compuerta pueden ser importantes en comparación de las pérdidas totales, y el costo del circuito impulsor puede ser mayor que el del dispositivo mismo.

Área de operación segura (SOA, de sus siglas en inglés Safe Operating Area): la cantidad

de calor generada en el dispositivo es proporcional a la pérdida de potencia; es decir, al producto del voltaje por la corriente. Para que ese producto sea P = V x I constante, e igual al valor máximo admisible, la corriente debe ser inversamente proporcional al voltaje. Esto establece el límite SOA de los puntos admisibles de operación en estado estable en las coordenadas voltaje - corriente.

I²t para protección con fusible: se necesita este parámetro para seleccionar el fusible. La I²t del dispositivo debe ser menor que la del fusible, para que el dispositivo quede protegido cuando hay condiciones de corriente de falla.

Temperaturas: las temperaturas máximas de unión, caja y almacenamiento son normalmente

entre 150°Cy 200 °C para la unión y la caja, y de -50 °C hasta 175 °C para el almacenamiento.

Resistencia térmica: resistencia térmica entre unión y caja Qjc: resistencia térmica entre caja y radiador, Qcs y resistencia térmica entre radiador y ambiente, Qsa La disipación de potencia debe ser rápida desde la oblea interna, a través del paquete y finalmente hacia el medio de enfriamiento. El tamaño de los semiconductores interruptores de corriente es pequeño, no mayor de 150 mm, y la capacidad térmica de un dispositivo aislado es demasiado baja como para eliminar con seguridad el calor generado por las pérdidas internas.

En general, los dispositivos de potencia se montan en radiadores. Por lo anterior, la eliminación del calor representa un alto costo de equipo.

Escrito por Archie Tecnology

Si te ha gustado esta entrada y te ha sido de utilidad, por favor, ayuda a otros a encontrarnos con un Me Gusta en Facebook, o , un Twitter. Además para que puedas estar informado puntualmente de nuestras novedades puedes hacerte seguidor de este blog y seguirnos en nuestras redes sociales. Muchas gracias por su confianza, que es por lo que trabajamos y hace superarnos día a día.

  ARTÍCULOS RELACIONADOS