Electrónica de potencia :
Mazda, Fraidoon F.
Electrónica de potencia : componentes, circuitos y aplicaciones / Fraidoon F. Mazda. - Madrid : Paraninfo, 1995 - 510 p.
CONTENIDO
PARTE 1 COMPONENTES
1 COMPONENTES SEMICONDUCTORES DE POTENCIA 3
1.1 Introducción 3
1.1.1 Desarrollo histórico 3
1.1.2 Aplicaciones 4
1.1.3 Funcionamiento de los semiconductores de potencia 4
1.1.4 Características de los componentes 5
1.2 Proceso de fabricación 6
1.2.1 Preparación del cristal 6
1.2.2 Crecimiento de óxido 8
1.2.3 Crecimiento epitaxial 10
1.2.4 Fotolitografía 10
1.2.5 Difusión 11
1.2.6 Implantación 12
1.2.7 Formación metálica 13
1.3 Principios de la rectificación de potencia 14
1.3.1 Física de la rectificación 14
1.3.2 Polarización directa e inversa 16
1.3.3 Estructuras modificadas 18
1.4 Funcionamiento del rectificador de potencia 21
1.4.1 La curva del diodo 21
1.4.2 Características máximas de los rectificadores (Ratings) 21
1.4.3 Caracteristicas de los rectificadores 23
1.5 Transistores bipolares 27
1.5.1 Principio de funcionamiento 27
1.5.2 Características 29
1.5.3 Construcción 35
1.6 Transistores unipolares 37
1.6.1 Principios de funcionamiento 37
1.6.2 Características y construcción 42
1.7 Tiristores 45
1.7.1 Principios de funcionamiento 45
1.7.2 Características del tiristor 47
1.7.3 Construcción de los tiristores 51
1.8 El interruptor de estado sólido 54
1.9 Triacs 56
1.10 Encapsulado de los semiconductores de potencia 58
1.11 Diodos de referencia de tensión 60
1.12 Darlington de potencia 62
1.13 Fototiristores 64
1.14 Funcionamiento en serie y paralelo 65
1.14.1 Funcionamiento en serie 65
1.14.2 Funcionamiento en paralelo 67
2 DISENO TERMICO 71
2.1 Introducción 71
2.2 Perdidas de potencia en semiconductores 71
2.3 Características térmicas de los semiconductores 73
2.4 Disipadores 77
2.4.1 Ecuaciones térmicas 78
2.4.2 Construcción de disipadores 80
2.5 Refrigeración mediante líquidos 83
3 COMPONENTES DE CONTROL DE SEMICONDUCTORES DE POTENCIA 87
3.1 Introducción 87
3.2 Requisitos de control de los semiconductores de potencia 87
3.3 Componentes de disparo 90
3.3.1 El transistor uniunión 90
3.3.2 El UJT Complementario y programable 92
3.3.3 El diac 94
3.3.4 Conmutadores unilaterales y bilaterales de silicio 95
3.4 Componentes de aislamiento 96
3.4.1 Acopladores ópticos 96
3.4.2 Transformadores de aislamiento 100
4 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA 105
4.1 Introducción 105
4.2 Conceptos de EMC 105
4.3 Fuentes de EMI 107
4.4 Diseño de circuitos para EMC 109
4.5 Técnicas de blindaje de EMI 113
4.5.1 Conceptos de blindaje de EMI radiada 113
4.5.2 Diseño de blindajes 118
4.5.3 Blindaje de la EMI conducida 120
4.5.4 Estándars EMC 122
4.5.5 Medidas EMC 124
5 PROTECCION DE LOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA 129
5.1 Introducción 129
5.2 Causas de averías en circuitos de potencia 129
5.3 Protección contra sobretensiones 132
5.4 Protección contra sobrecorrientes 138
PARTE 2 CIRCUITOS
6 CIRCUITOS CON SEMICONDUCTORES DE POTENCIA - RESUMEN 147
6.1 Introducción 147
6.2 Conmutadores de potencia 147
6.3 Control de línea C.A. 148
6.4 Rectificación e inversión controlada 149
6.5 Conversores directos de frecuencia C.A. 151
6.6 Control de línea C.C. 153
6.7 Conversores de frecuencia por enlace C.C. 157
7 CONMUTADORES ESTATICOS 159
7.1 Introducción 159
7.2 Contactores C.A. 160
7.3 Contactores C.C. 163
7.4 Circuitos de control y protección 165
8 CONTROL DE LINEAS C.A. 169
8.1 Introducción 169
8.2 Control de fase 170
8.2.1 Circuitos monofásicos 170
8.2.2 Circuitos trifásicos 176
8.2.3 Circuitos de control 178
8.3 Regulación Chopper C.A. 182
8.4 Regulación integral de semiciclo 187
8.5 Conmutador síncrono de derivación 190
9 RECTIFICACION E INVERSION CONTROLADA POR FASE 193
9.1 Introducción 193
9.2 Conversores bidireccionales 194
9.3 Conversores unidireccionales 205
9.4 Corriente de carga discontinua 214
9.5 Efecto de la reactancia de la fuente 219
9.6 Factores de funcionamiento 230
9.7 Circuitos de control 239
9.8 Circuitos multiplicadores de tensión 239
10 CONVERSORES DIRECTOS DE FRECUENCIA C.A. 243
10.1 Introducción 243
10.2 Principios de los cicloconversores 245
10.3 Circuitos cicloconversores 249
10.4 Cicloconversores de envolvente 255
10.5 Cicloconversores controlados por fase 258
10.6 El cicloinversor 263
10.7 Circuitos de control de cicloconversores 265
11 TECNICAS DE CONMUTACION FORZADA 267
11.1 Introducción 267
11.2 Sistema de clasificación de la conmutación forzada 268
11.3 Conmutación por condensador en paralelo 271
11.4 Conmutación por condensador-inductor en paralelo 278
11.5 Conmutación por condensador en serie 283
11.6 Conmutación por acoplo de pulso 287
12 CONVERSORES C.C. - C.C. 291
12.1 Introducción 291
12.2 Circuitos conversores c.c. - c.c. 293
12.2.1 Circuitos Chopper 293
12.2.2 Métodos de conmutación 295
12.2.3 Mejoras de los circuitos 298
12.3 Control de la tensión de salida 307
12.4 Diseño de circuitos Chopper 308
12.5 El Chopper elevador 314
12.6 Circuitos de control Chopper 317
13 CAMBIADORES DE FRECUENCIA POR ENLACE C.C. 319
13.1 Introducción 319
13.2 Circuitos inversores 321
13.2.1 Configuraciones de inversores 321
13.2.2 Inversores de transistores 327
13.2.3 Circuitos básicos de conmutación con tiristores 333
13.2.4 Circuitos modificados de conmutación con tiristores 343
13.3 Control de la tensión de salida 351
13.3.1 Conmutación unidireccional 353
13.3.2 Conmutación bidireccional 367
13.3.3 Síntesis de formas de onda 378
13.4 Diseño de circuitos inversores 382
13.4.1 Circuitos inversores sin conmutación 382
13.4.2 Efectos de la conmutación en el diseño de inversores 388
13.5 El inversor alimentado por corriente 394
13.6 Circuitos de control de los inversores 399
PARTE 3 APLICACIONES
14 APLICACIONES DE CIRCUITOS CON SEMICONDUCTORES DE POTENCIA 405
14.1 Introducción 405
14.2 Fuentes de alimentación 405
14.2.1 Fuentes de alimentación ininterrumpibles 412
14.2.2 Alimentación de velocidad variable y frecuencia constante 413
14.2.3 Transmisión de alta tensión c.c. (HVDC) 413
14.3 Control de máquinas eléctricas 414
14.3.1 Elementos de las máquinas eléctricas 416
14.3.2 Motores C.C. 421
14.3.3 Motores C.C. con colector electrónico 434
14.3.4 Motores C.A. 446
14.3.5 Generadores C.A. 463
14.4 Calefacción e iluminación 467
14.5 Electroquímica 470
842832168X
ELECTRONICA DE POTENCIA
COMPONENTES SEMICONDUCTORES DE POTENCIA
COMPONENTES DE CONTROL DE SEMICONDUCTORES DE POTENCIA
SEMICONDUCTORES DE POTENCIA-CONTROL
SEMICONDUCTORES DE POTENCIA-PROTECCION
CIRCUITOS CON SEMICONDUCTORES DE POTENCIA
CONMUTADORES ESTATICOS
CONVERSORES
TECNICAS DE CONMUTACION
CAMBIADORES DE FRECUENCIA
621.382 M456
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CONTENIDO
PARTE 1 COMPONENTES
1 COMPONENTES SEMICONDUCTORES DE POTENCIA 3
1.1 Introducción 3
1.1.1 Desarrollo histórico 3
1.1.2 Aplicaciones 4
1.1.3 Funcionamiento de los semiconductores de potencia 4
1.1.4 Características de los componentes 5
1.2 Proceso de fabricación 6
1.2.1 Preparación del cristal 6
1.2.2 Crecimiento de óxido 8
1.2.3 Crecimiento epitaxial 10
1.2.4 Fotolitografía 10
1.2.5 Difusión 11
1.2.6 Implantación 12
1.2.7 Formación metálica 13
1.3 Principios de la rectificación de potencia 14
1.3.1 Física de la rectificación 14
1.3.2 Polarización directa e inversa 16
1.3.3 Estructuras modificadas 18
1.4 Funcionamiento del rectificador de potencia 21
1.4.1 La curva del diodo 21
1.4.2 Características máximas de los rectificadores (Ratings) 21
1.4.3 Caracteristicas de los rectificadores 23
1.5 Transistores bipolares 27
1.5.1 Principio de funcionamiento 27
1.5.2 Características 29
1.5.3 Construcción 35
1.6 Transistores unipolares 37
1.6.1 Principios de funcionamiento 37
1.6.2 Características y construcción 42
1.7 Tiristores 45
1.7.1 Principios de funcionamiento 45
1.7.2 Características del tiristor 47
1.7.3 Construcción de los tiristores 51
1.8 El interruptor de estado sólido 54
1.9 Triacs 56
1.10 Encapsulado de los semiconductores de potencia 58
1.11 Diodos de referencia de tensión 60
1.12 Darlington de potencia 62
1.13 Fototiristores 64
1.14 Funcionamiento en serie y paralelo 65
1.14.1 Funcionamiento en serie 65
1.14.2 Funcionamiento en paralelo 67
2 DISENO TERMICO 71
2.1 Introducción 71
2.2 Perdidas de potencia en semiconductores 71
2.3 Características térmicas de los semiconductores 73
2.4 Disipadores 77
2.4.1 Ecuaciones térmicas 78
2.4.2 Construcción de disipadores 80
2.5 Refrigeración mediante líquidos 83
3 COMPONENTES DE CONTROL DE SEMICONDUCTORES DE POTENCIA 87
3.1 Introducción 87
3.2 Requisitos de control de los semiconductores de potencia 87
3.3 Componentes de disparo 90
3.3.1 El transistor uniunión 90
3.3.2 El UJT Complementario y programable 92
3.3.3 El diac 94
3.3.4 Conmutadores unilaterales y bilaterales de silicio 95
3.4 Componentes de aislamiento 96
3.4.1 Acopladores ópticos 96
3.4.2 Transformadores de aislamiento 100
4 COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNETICA 105
4.1 Introducción 105
4.2 Conceptos de EMC 105
4.3 Fuentes de EMI 107
4.4 Diseño de circuitos para EMC 109
4.5 Técnicas de blindaje de EMI 113
4.5.1 Conceptos de blindaje de EMI radiada 113
4.5.2 Diseño de blindajes 118
4.5.3 Blindaje de la EMI conducida 120
4.5.4 Estándars EMC 122
4.5.5 Medidas EMC 124
5 PROTECCION DE LOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA 129
5.1 Introducción 129
5.2 Causas de averías en circuitos de potencia 129
5.3 Protección contra sobretensiones 132
5.4 Protección contra sobrecorrientes 138
PARTE 2 CIRCUITOS
6 CIRCUITOS CON SEMICONDUCTORES DE POTENCIA - RESUMEN 147
6.1 Introducción 147
6.2 Conmutadores de potencia 147
6.3 Control de línea C.A. 148
6.4 Rectificación e inversión controlada 149
6.5 Conversores directos de frecuencia C.A. 151
6.6 Control de línea C.C. 153
6.7 Conversores de frecuencia por enlace C.C. 157
7 CONMUTADORES ESTATICOS 159
7.1 Introducción 159
7.2 Contactores C.A. 160
7.3 Contactores C.C. 163
7.4 Circuitos de control y protección 165
8 CONTROL DE LINEAS C.A. 169
8.1 Introducción 169
8.2 Control de fase 170
8.2.1 Circuitos monofásicos 170
8.2.2 Circuitos trifásicos 176
8.2.3 Circuitos de control 178
8.3 Regulación Chopper C.A. 182
8.4 Regulación integral de semiciclo 187
8.5 Conmutador síncrono de derivación 190
9 RECTIFICACION E INVERSION CONTROLADA POR FASE 193
9.1 Introducción 193
9.2 Conversores bidireccionales 194
9.3 Conversores unidireccionales 205
9.4 Corriente de carga discontinua 214
9.5 Efecto de la reactancia de la fuente 219
9.6 Factores de funcionamiento 230
9.7 Circuitos de control 239
9.8 Circuitos multiplicadores de tensión 239
10 CONVERSORES DIRECTOS DE FRECUENCIA C.A. 243
10.1 Introducción 243
10.2 Principios de los cicloconversores 245
10.3 Circuitos cicloconversores 249
10.4 Cicloconversores de envolvente 255
10.5 Cicloconversores controlados por fase 258
10.6 El cicloinversor 263
10.7 Circuitos de control de cicloconversores 265
11 TECNICAS DE CONMUTACION FORZADA 267
11.1 Introducción 267
11.2 Sistema de clasificación de la conmutación forzada 268
11.3 Conmutación por condensador en paralelo 271
11.4 Conmutación por condensador-inductor en paralelo 278
11.5 Conmutación por condensador en serie 283
11.6 Conmutación por acoplo de pulso 287
12 CONVERSORES C.C. - C.C. 291
12.1 Introducción 291
12.2 Circuitos conversores c.c. - c.c. 293
12.2.1 Circuitos Chopper 293
12.2.2 Métodos de conmutación 295
12.2.3 Mejoras de los circuitos 298
12.3 Control de la tensión de salida 307
12.4 Diseño de circuitos Chopper 308
12.5 El Chopper elevador 314
12.6 Circuitos de control Chopper 317
13 CAMBIADORES DE FRECUENCIA POR ENLACE C.C. 319
13.1 Introducción 319
13.2 Circuitos inversores 321
13.2.1 Configuraciones de inversores 321
13.2.2 Inversores de transistores 327
13.2.3 Circuitos básicos de conmutación con tiristores 333
13.2.4 Circuitos modificados de conmutación con tiristores 343
13.3 Control de la tensión de salida 351
13.3.1 Conmutación unidireccional 353
13.3.2 Conmutación bidireccional 367
13.3.3 Síntesis de formas de onda 378
13.4 Diseño de circuitos inversores 382
13.4.1 Circuitos inversores sin conmutación 382
13.4.2 Efectos de la conmutación en el diseño de inversores 388
13.5 El inversor alimentado por corriente 394
13.6 Circuitos de control de los inversores 399
PARTE 3 APLICACIONES
14 APLICACIONES DE CIRCUITOS CON SEMICONDUCTORES DE POTENCIA 405
14.1 Introducción 405
14.2 Fuentes de alimentación 405
14.2.1 Fuentes de alimentación ininterrumpibles 412
14.2.2 Alimentación de velocidad variable y frecuencia constante 413
14.2.3 Transmisión de alta tensión c.c. (HVDC) 413
14.3 Control de máquinas eléctricas 414
14.3.1 Elementos de las máquinas eléctricas 416
14.3.2 Motores C.C. 421
14.3.3 Motores C.C. con colector electrónico 434
14.3.4 Motores C.A. 446
14.3.5 Generadores C.A. 463
14.4 Calefacción e iluminación 467
14.5 Electroquímica 470
842832168X
ELECTRONICA DE POTENCIA
COMPONENTES SEMICONDUCTORES DE POTENCIA
COMPONENTES DE CONTROL DE SEMICONDUCTORES DE POTENCIA
SEMICONDUCTORES DE POTENCIA-CONTROL
SEMICONDUCTORES DE POTENCIA-PROTECCION
CIRCUITOS CON SEMICONDUCTORES DE POTENCIA
CONMUTADORES ESTATICOS
CONVERSORES
TECNICAS DE CONMUTACION
CAMBIADORES DE FRECUENCIA
621.382 M456