Eletrônica de potência (perdas técnicas)

[Seu_José]

Pessoal, uma dúvida rápida aqui. Queria saber porque quando alteramos a frequência de chaveamento de um dispositivo semicondutor as perdas térmicas dele aumentam

[aphawk]

@JVBMG ,

 

Um dispositivo de chaveamento idealmente deve trabalhar em dois estados : cortado ou conduzindo totalmente.

 

Conduzindo totalmente significa que nesse estado o dispositivo deve ter sobre ele a menor tensão possível, assim a perda causada pela corrente x tensão de saturação é a menor possível.

 

Quando aumentamos a frequência, entra em ação a capacitância dos dispositivos como um fator a ser considerado.

 

Sabemos que com o aumento da frequência o valor da impedância capacitiva diminui, e isto significa que mesmo considerando um sinal de onda quadrada aplicada na entrada desse semicondutor, não é mais possível a transição de subida ou de descida ser feita muito rápida, e nesse momento o dispositivo de comutação apresenta um outro valor de tensão de condução, fazendo com que a potência dissipada aumente bastante. Ou seja, a forma de onda na saída não é mais a ideal, com demora entre as transições de corte e de saturação.

 

Se você pegar um simples circuito RC série, aplicar uma onda quadrada na entrada, e observar a tensão sobre o capacitor, vai ver exatamente o que ocorre.... quando a frequência é baixa, o capacitor apresenta sobre ele uma onda quase totalmente quadrada; conforme aumentamos a frequência, verá o efeito de integração do capacitor, e sobre ele terá um tensão média, mais uma tensão que varia bastante e que chamamos de ripple.

E vai perceber que a potência dissipada sobre o capacitor aumenta conforme a frequência aumenta sobre ele.

 

Já reparou que existem capacitores de fonte de alimentação que chegam a esquentar bastante, alguns ultrapassando 90 graus internamente, e até explodindo ?

Em fontes chaveadas, esse efeito é bem visível, com capacitores explodindo por não aguentarem a dissipação de calor devido às perdas.

Basta existir uma alta corrente de consumo, e o ripple sobre o capacitor fica bem grande, aliado a correntes altas faz ele esquentar bastante.

Embora o capacitor não seja um semicondutor, a analogia ajuda bastante a entender o efeito.

 

Paulo

 

 

 

 

 

 

[albert_emule]

1 hora atrás, JVBMG disse:

Pessoal, uma dúvida rápida aqui. Queria saber porque quando alteramos a frequência de chaveamento de um dispositivo semicondutor as perdas térmicas dele aumentam

 

Algum problema em específico, ou apenas estudando teorias? 

Na pratica na bancada, pode-se melhorar a questão do aquecimento melhorando os drivers. No caso de mosfets e IGBTs. 

 

[Seu_José]

34 minutos atrás, albert_emule disse:

 

Algum problema em específico, ou apenas estudando teorias? 

Na pratica na bancada, pode-se melhorar a questão do aquecimento melhorando os drivers. No caso de mosfets e IGBTs. 

 

Apenas estudando mesmo kkk

[aphawk]

 

adicionado 4 minutos depois

@JVBMG ,

 

A melhora dos drivers tem o objetivo de fornecer uma baixa impedância de fonte, e fornecer mais corrente ao dispositivo, minimizando o efeito capacitivo dos Gates dos dispositivos.

 

Assim, as curvas de subida e de desçida na entrada do Gate ficam mais “rápidas”, fazendo com que o tempo que o dispositivo fique no estado intermediário entre corte total e condução total seja menor, diminuindo o aquecimento.

 

Paulo