Unidad 2 Circuitos de disparo 2.1 Circuitos de Disparo sin Aislamiento : Redes Pasivas RC Circuitos de disparo sin aislamiento El circuito de disparo es una parte integral de un 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 conmutación es una función directa de la 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). 2.2 Circuitos de Disparo con Aislamiento En los convertidores con tiristor, existen diferencias de potencial entre las diversas terminales. El circuito de potencia estasujeto a un alto voltaje, por lo general mayor que 100V y el circuito de compuerta se mantiene en un voltaje bajo, de 12 a 30 V 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. 2.2.1 Acoplado Opticamente Optoacopladores En los optoacopladores se combina un diodo emisor de luz infrarroja (ILED) y un fototransistor de silicio. La señal de entrada se aplica al ILED y la señal de salida se toma del fototransistor. Los tiempos de subida y de bajad de los fototransistores son muy pequeños; los valores típicos de tiempo de encendido ton son de 2 a 5 us y de tiempo de apagado toff son de 300 ns. Estos tiempos de encendido y apagado limitan las aplicaciones en alta frecuencia. En la figura se muestra un circuito de aislamiento de compuerta donde se usa un fototransistor. 2.2.2 Acoplados Magneticamente 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 en 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 del pulso de salida debe ser muy pequeño. Con un pulso relativamente largo y con baja frecuencia de conmutación, el transformador se saturara y su salida se distorsionaría.
2.3 Circuitos deDisparo con Dispositivos Digitales El factor de potencia de entrada de los rectificadores controlados se puede mejorar mediante un control por PWM. Los controladores de tiristor con conmutación natural introducen armónicas de orden menor, tanto en el lado de la carga como en el del suministro, y tienen bajo factor de potencia en la entrada. Se puede mejorar el rendimiento de los controladores de voltaje de ca mediante control por PWM. 2.3.1 Timer Timer es un temporizador que nos permite ejecutar instrucciones de código, rutinas, funciones etc..., cada cierto intervalo de tiempo. Un temporizador o minutero es un dispositivo, con frecuencia programable, que permite medir el tiempo. La primera generación fueron los relojes de arena, que fueron sustituidos por relojes convencionales y más tarde por un dispositivo íntegramente electrónico. Cuando trascurre el tiempo configurado se hace saltar una alarma o alguna otra función a modo de advertencia. 2.3.2 Divisores de Frecuencia y Detectores de Cruce por Cero comparadores microcontroladores Se llama divisor de frecuencia a un dispositivo que produce a su salida una frecuencia menor que la de entrada. Suelen estar formados por contadores digitales. Se pueden obtener relaciones de frecuencia no enteras utilizando contadores de módulo variable, por ejemplo, si a cada pulso de salida se cambia el módulo del contador entre 2 y 3, se obtiene una relación de frecuencias de 5:2. Muchos circuitos electrónicos operan con doble polaridad, el detector de cruce por cero 'sensa' cuando se produce el cambio de polaridad. Algo unpoco más difícil es detectar el 'cruce por cero' de una señal electrónica de una sola polaridad, en este caso se debe encontrar la 'componente de continua' la cual dará el 'nivel de cero', y luego el circuito operará con tal nivel para 'sensar' cuando la señal esta por encima o por debajo de tal nivel Algo aun más difícil es cuando la señal no posee 'nivel de continua' porque se lo ha filtrado. En tal caso el circuito deberá trabajar por promedios, integrando la señal y luego determinar el punto de cruce para determinar cuando la señal esta por debajo del nivel promedio y cuando está por arriba de tal nivel. Pero todas las explicaciones anteriores que 'claramente' explican los tipos de detectores por cruce por cero, no te dicen para que sirve, y esa es la verdadera pregunta. Los detectores de cruce por cero se utilizan para detectar los tipos de señales, o diferentes significados de señales. Algo muy simple sería considerar una señal
que 'en su parte positiva' indicará un 'uno lógico' y en su parte negativa un 'cero lógico'. El detector de cruce por cero es parte del circuito de detección 'por nivel' para determinar si se ha recibido un 'uno' o un 'cero'. Con señales analógicas los detectores de cruce por cero operan con formas de ondas mucho mas variantes que las del caso digital, se pueden utilizar para determinar el tipo de la forma de onda, el nivel promedio de la señal, ayudar a integrar o diferenciar señales, etc. Toda aquella 'función matemática' a aplicar a la señal que requiera determinar el 'nivel de cero' de tal señal. 2.3.3 Modulador deAncho de Pulso Pwm La modulación por ancho de pulsos (también conocida como PWM, siglas en inglés de pulse-width modulation) de una señal o fuente de energía es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica (una senoidal o una cuadrada, por ejemplo), ya sea para transmitir información a través de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energía que se envía a una carga. El ciclo de trabajo de una señal periódica es el ancho relativo de su parte positiva en relación con el período. Expresado matemáticamente: D es el ciclo de trabajo τ es el tiempo en que la función es positiva (ancho del pulso) T es el período de la función La construcción típica de un circuito PWM se lleva a cabo mediante un comparador con dos entradas y una salida. Una de las entradas se conecta a un oscilador de onda dientes de sierra, mientras que la otra queda disponible para la señal moduladora. En la salida la frecuencia es generalmente igual a la de la señal dientes de sierra y el ciclo de trabajo está en función de la portadora. La principal desventaja que presentan los circuitos PWM es la posibilidad de que haya interferencias generadas por radiofrecuencia. Éstas pueden minimizarse ubicando el controlador cerca de la carga y realizando un filtrado de la fuente de alimentación. Unidad 3 Rectificacion no controlada y controlada 3.1 Conceptos Basicos de Rectificacion Conceptos basico de rectificacion La rectificación es un proceso que convierte una corriente eléctrica alterna que circula alternativamente en un sentido u otro de uncircuito en una corriente continua, que sólo fluye en un sentido. Para ello se inserta en el circuito un dispositivo conocido como rectificador, que sólo permite que pase corriente en un sentido, bloqueando la corriente en el otro. La rectificación se lleva a cabo en todos los rangos de potencia eléctrica, desde
milésimas de vatio en la detección de señales de radio de amplitud modulada hasta miles de kilovatios en el funcionamiento de maquinaria pesada eléctrica. Los primeros rectificadores comerciales convertían corriente alterna en continua para alimentar motores eléctricos y se llamaban conmutadores mecánicos. En la actualidad, la mayor parte de la rectificación se lleva a cabo mediante dispositivos electrónicos, como combinaciones de diodos, tubo de vacío y rectificadores de arco de mercurio. En la mayoría de aplicaciones de la electrónica de potencia, la entrada de potencia que está en forma de voltaje alterno de 50 o 60 Hz proporcionada por el sistema de distribución, debe ser transformada en voltaje continuo no regulado. Para tal efecto se utilizan los rectificadores.
