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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)
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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:
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-Circuito inicial sin protecciones y Ondas resultantes
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Circuito con snubber de apagado y ondas resultantes
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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)
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Circuito son snubber de sobre voltaje y resultados
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Circuito en el que ha cambiado el diodo rápido 1N4150 por un rectificador de uso
general 1N4004 y resultados, observar la onda de corriente
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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
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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.
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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.
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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