SAAEI 2005

1
Electrónica Industrial
2do curso de Ingeniería Técnica Industrial
Especialidad Electricidad
Lección 15 Introducción a la Electrónica de
Potencia
Profesor Diego González Lamar
Transparencias basadas en el material realizado
por Javier Ribas Bueno
2
Introducción a la Electrónica de Potencia
Índice de la Lección

• Introducción tipos de electrónica
• Transformación de la energía eléctrica
• Principios básicos del funcionamiento de los
  convertidores de potencia
• Tipos de conversión de energía
• Dispositivos de potencia
• Montaje de los semiconductores de potencia

Electrónica Industrial Lección 15
3
Introducción a la Electrónica de Potencia
Tipos de electrónica
Electrónica de comunicaciones
Electrónica analógica
Electrónica Industrial Lección 15
4
Introducción a la Electrónica de Potencia
Tipos de electrónica
Electrónica digital
Instrumentación Electrónica,Bioelectrónica...
Electrónica Industrial Lección 15
5
Introducción a la Electrónica de Potencia
Tipos de electrónica
Electrónica de Dispositivos y Microelectrónica
Electrónica de Potencia
Electrónica Industrial Lección 15
6
Introducción a la Electrónica de Potencia
Transformación de la energía eléctrica
Transformación de energía eléctrica
Electrónica de Potencia
Electrónica Industrial Lección 15
7
Introducción a la Electrónica de Potencia
Principios básicos del funcionamiento de los
convertidores de potencia
Bajas pérdidas de potencia
Funcionamiento en conmutación
Electrónica Industrial Lección 15
Regulador disipativo convencional
Rendimiento
1A
1A
7V
Potencia de entrada y salida
UE
5 W
US
5V
12V
Muy malo
En zona activa
8
Introducción a la Electrónica de Potencia
Principios básicos del funcionamiento de los
convertidores de potencia
Bajas pérdidas de potencia
Funcionamiento en conmutación
L
Electrónica Industrial Lección 15
Q
Regulador conmutado
US
UE
C
RL5O
D
5V
12V
9
Introducción a la Electrónica de Potencia
Principios básicos del funcionamiento de los
convertidores de potencia
Regulador conmutado
L
Q
L
Q
Electrónica Industrial Lección 15
US
UE
US
UE
RL5O
C
D
UD
C
RL5O
12V
5V
UD
5V
12V
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Introducción a la Electrónica de Potencia
Tipos de conversión de energía
CA / CC
CC / CC
Electrónica Industrial Lección 15
Rectificador
Regulador de continua
CA / CA
CC / CA

• Cicloconvertidor
• Reg. alterna

Inversor
11
Introducción a la Electrónica de Potencia
Tipos de conversión de energía

• Conversión AC/DC

• Conversión DC/AC

Electrónica Industrial Lección 15

• Conversión DC/DC

Inversor
12
Introducción a la Electrónica de Potencia
Tipos de conversión de energía

• Media 100W 1kW
• Cargadores de Baterías
• Balastos Electrícos (HID)
• Secadores
• Reguladores de Velocidad

• Baja lt100W
• Alarmas
• Balastos Electrónicos
• (Fluorescentes)
• Fuentes de alimentación
• Herramientas Eléctricas.

Electrónica Industrial Lección 15

• Alta 1kW 100kW
• Hornos de Inducción
• Accionadores para Locomotoras
• Secadores
• Soldadura automática

• Muy Alta 100kW 100MW
• Reguladores de Tomas (AT)
• Inversores para generadores
• Inversores no autónomos para
• generadores

13
Introducción a la Electrónica de Potencia
Dispositivos de potencia
Dispositivos Electrónicos

• Sin control Diodos
• Con control de encendido Tiristores
• Con control total Transistores

Electrónica Industrial Lección 15
Dispositivos Pasivos

• Transformadores
• Bobinas
• Condensadores

14
Introducción a la Electrónica de Potencia
Dispositivos de potencia
Diodos de Potencia
Tiristores (SCR)

• Diodos de tres capas
• Mayor sección
• Problemas de velocidad
• Problemas térmicos

• Sólo control de encendido
• Muy robustos
• Baja frecuencia
• Tecnología muy madura

Electrónica Industrial Lección 15
Ánodo
Puerta
p
Cátodo
n
p-
n-
n-
n
p
Cátodo
Cátodo
Ánodo
15
Introducción a la Electrónica de Potencia
Dispositivos de potencia
Tipo transistor

• GTO (tiristor apagado por puerta)
• Transistor bipolar de potencia
• Transistor MOSFET de potencia
• IGBT (transistor bipolar de puerta aislada)
• Otros muchos en evolución

Electrónica Industrial Lección 15
16
Introducción a la Electrónica de Potencia
Dispositivos de potencia
GTO
Transistor bipolar

• Control de encendido y apagado (difícil)
• Muy robustos
• Baja frecuencia (mayor que los SCRs)

• Control de encendido y apagado (dificultad media)
• Robustos
• Media frecuencia (mayor que los SCRs y los GTOs)

Electrónica Industrial Lección 15
Cátodo
Puerta
Emisor
Base
n
p-
p-
n-
n-
p
n
Cátodo
Colector
Ánodo
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Introducción a la Electrónica de Potencia
Dispositivos de potencia
MOSFET de potencia
IGBT

• Fácil control de encendido y apagado
• Alta frecuencia (mayor que los otros)
• Resistivo en conducción

• Fácil control de encendido y apagado
• Frecuencia entre BJT y MOSFET
• Casi como un BJT en conducción

• Control de encendido y apagado (dificultad media)
• Robustos
• Media frecuencia (mayor que los SCRs y los GTOs)

Electrónica Industrial Lección 15
Puerta
Fuente
Emisor
Puerta
p
n-
n-
p-
n
n
p
Drenador
Colector
18
Introducción a la Electrónica de Potencia
Dispositivos de potencia
SCR
107
106
Electrónica Industrial Lección 15
105
GTO
MARGEN DE POTENCIA (VA)
104
BJT
MOSFET
103
IGBT
102
10 102 103 104 105 106 107 108
FRECUENCIA (Hz)
19
Introducción a la Electrónica de Potencia
Montaje de los semiconductores de potencia
Montaje 1
Montaje 2
Radiador
Electrónica Industrial Lección 15
Radiador
Tiristor
Transistor
Tuerca
Tuerca
20
Introducción a la Electrónica de Potencia
Montaje de los semiconductores de potencia
Montaje 3
Electrónica Industrial Lección 15
Radiador
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