laboratorio de conversores estÁticos prÁctica...

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

Carrera de Ingeniería Electrónica y Control

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Período: 2019B | http://ciecfie.epn.edu.ec/wss/VirtualDirectories/80/Enlaces/LABORA.htm

LABORATORIO DE CONVERSORES ESTÁTICOS

PRÁCTICA N°2

1. TEMA

CIRCUITOS DE PROTECCIÓN PARA TRANSISTORES

2. OBJETIVOS

2.1. Comprender el funcionamiento de las redes de protección (Snubber) que se utilizan

comúnmente en transistores.

2.2. Utilizar la simulación digital como herramienta de diseño de redes de protección.

2.3. Utilizar la simulación para observar los transitorios de conmutación de encendido y

apagado de un transistor para una carga altamente inductiva, inicialmente sin redes

snubber y luego con redes incluidas.

3. MARCO TEÓRICO

Las redes de protección mejoran la curva de conmutación de los transistores a fin de

protegerlos. Para un TBJ es común utilizar las siguiente es redes de ayuda para la

conmutación (snubbers)

Snubber de apagado (turn off)

Snubber de encendido (turn on)

Snubber de sobretensión (over voltage)



4. TRABAJO PREPARATORIO

4.1. Armar un circuito con una fuente de 40 Vdc, la carga es un foco de 100W y una

inductancia de alto valor (se proporcionará en laboratorio), un transistor bipolar y

un diodo de conmutación, el circuito de control para manejar la base es un

oscilador de onda cuadrada de frecuencia de trabajo 1KHz.

4.2. Diseñar los snubbers de encendido y de sobretensión y traer armado el circuito de

control y de potencia.

4.3. Simular las redes Snubber diseñadas, en base al programa PSpice, considerando

los siguientes circuitos, presentar las ondas obtenidas de su simulación y

comentar y justificar los resultados:

Los elementos utilizados pueden encontrarse en las bilbiotecas DIODE,

ON_BJT,PWRBJT y puede cargar adicionalmente IRF y PWRMOS para futuras

prácticas.

Configuración para la simulación:



-Circuito inicial sin protecciones y Ondas resultantes



Circuito con snubber de apagado y ondas resultantes



Circuito en el que se ha colocado una inductancia en la alimentación que simula los

cables de conexión y resultados (observar la onda de voltaje)



Circuito son snubber de sobre voltaje y resultados



Circuito en el que ha cambiado el diodo rápido 1N4150 por un rectificador de uso

general 1N4004 y resultados, observar la onda de corriente



Circuito con snubber de apagado, y con snubber de sobre voltaje (necesario pues

se inserta un inductancia en serie con la fuente que provoca sobre voltaje) y

resultados



5. EQUIPO Y MATERIALES

1 inductor en el orden de decenas de mH que soporte algunos amperios y un

inductor del orden de uH

Tablero con foco de 100W o una resistencia de potencia en el rango de 10 – 20

Ohm que se usará como carga.

Fuente de poder

Multímetro

Osciloscopio

2 puntas de prueba

EL ESTUDIANTE DEBE TRAER:

Lo necesario para armar los circuitos a probar.

Un diodo de recuperación normal y uno de rápida recuperación

Una resistencia de 0,1 Ohm que servirá como sensor de corriente

Un circuito de control que entregue una onda PWM de una frecuencia de

aproximadamente 1KHz y con relación de trabajo 0,5.



6. PROCEDIMIENTO

Se debe traer armado el circuito del numeral 4.2. Los circuitos snubber a probar son los

de apagado y sobrevoltaje. Para probar el de sobrevoltaje se recomienda colocar una

pequeña inductancia en serie con la fuente que actúe como inductancia parásita.

Para alimentar los circuitos se usarán las fuentes de laboratorio con un valor cercano a 40V,

lo que se consigue poniendo en serie dos salidas de voltaje.

6.1. Probar inicialmente el circuito con carga resistiva (solo el foco). Observar las

formas de onda de voltaje y corriente en el transistor en función del tiempo en dos

canales (Vce, Ic), y luego ver las trayectorias de conmutación en el osciloscopio

poniéndolo en modo XY. Usar una resistencia de 0,1 Ohm para sensar la corriente

en el TBJ.

6.2. Probar el circuito con carga RL. Usar como diodo en paralelo (Df) un diodo común.

Observar las formas de onda de voltaje y corriente en el transistor en función del

tiempo en dos canales (Vce, Ic), y luego ver las trayectorias de conmutación en el

osciloscopio poniéndolo en modo XY

6.3. Repetir el numeral anterior colocando como diodo en paralelo a la carga uno de

rápida recuperación. Observar las formas de onda de voltaje y corriente en el

transistor en función del tiempo en dos canales (Vce, Ic), y luego ver las trayectorias

de conmutación en el osciloscopio poniéndolo en modo XY.

6.4. Repetir el numeral 6.3 esta vez colocando la red snubber de apagado solamente.

Tomar nota de la diferencia de las ondas sin snubber y con snubber.

6.5. Repetir el numeral anterior pero solamente insertando el snubber de sobrevoltaje.

Colocar una inductancia de un valor muy bajo en serie con la fuente para ver el

efecto.



6.6. Probar sus diseños que trajo preparados, y realizar experimentalmente los ajustes

a los elementos hasta conseguir los resultados óptimos.

7. INFORME

7.1. Presentar las formas de onda obtenidas en el laboratorio, analizar y explicar los

resultados.

7.2. Conclusiones y Recomendaciones

7.3. Bibliografía.

8. REFERENCIAS

8.1. M. Rashid, "Power electronics handbook, Divices, Circuits and Aplications," Third

edition, Elsevier, USA 2011, ISBN-13: 978-0123820365

8.2. Ned Mohan, "Power Electronics, a First Course", John Wiley & Sons, Inc. USA

2012, ISBN13: 978-1118074800

8.3. M. Rashid, "Electrónica de Potencia,"3ra edición Prentice Hall, 2010, ISBN-10:

9702605326

Elaborado por: Patricio Chico

Revisado por: Patricio Chico.- Responsable de la asignatura

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