Circuitos de ayuda a la conmutación de transistores

En cualquier caso la decisión última dependerá del coste y la disponibilidad de semiconductores con los requerimientos eléctricos necesarios, comparados con el coste y la complejidad del snubber apropiado en cada aplicación.

Durante la conmutación del apagado, en t = to, el voltaje del transistor empieza a subir, pero las corrientes en diferentes partes de circuito permanecen iguales hasta t1, cuando empieza a conducir el diodo de libre circulación.

Luego, la corriente del transistor empieza a disminuir y la velocidad con que disminuye se determina por las propiedades del transistor y su accionamiento base.

El voltaje del transistor se expresa como: Donde Lσ=L1+L2+⋯ la presencia de inductancias parásitas produce una sobre tensión, pues dic/dt es negativo.

La ecuación (1) aún es válida pero debido a un dic/dt positivo, el voltaje del transistor VCE es un poco menor que Vd.

El diodo de libre circulación se recupera en t5 y el voltaje a través del interruptor controlado disminuye a cero en t6 con una velocidad impuesta por las propiedades del dispositivo.

Ellas muestran que el transistor sufre grandes esfuerzos en el encendido y apagado cuando tanto su voltaje como su corriente están al mismo tiempo, lo que causa una alta disipación instantánea de potencia.

Para evitar problemas en el apagado, la meta de una red de bloqueo es proveer un voltaje cero a través del transistor mientras la corriente se apaga.

Con base a las ecuaciones anteriores se indica que la inclusión de la resistencia Rs tiene los siguientes efectos benéficos durante el encendido del transistor: La potencia disipada por Rs es: Donde fs es la frecuencia de conmutación; la potencia disipada por el transistor con el snubber de bloqueo es: En la descripción del snubber de apagado ignoramos las inductancias parásitas, y por lo tanto no hubo sobretensión.

Al principio, el transistor conduce y el voltaje VCov a través del condensador del snubber de sobretensión es igual a Vd.

Durante el apagado, si suponemos que el tiempo de caída de corriente del transistor es breve, la corriente a través de Lσ es en esencia Io cuando la corriente del transistor se reduce a cero, y la corriente de salida se mueve entonces en circulación libre a través del diodo de circulación libre Df, En esta fase, el circuito equivalente que se muestra en la figura 2, donde la combinación de Df, Io aparece como cortocircuito y el transistor es un circuito abierto.

Ahora la energía almacenada en las inductancias parásitas se transfiere al condensador de sobretensión Cov a través del diodo Dov, y la sobretensión ΔVsw a través del transistor que es la misma tensión en Cov, se obtiene mediante la sustitución del condensador precargado por su circuito equivalente que se muestra en la figura 3.

Para valores tan pequeños, di/dt se dicta solo por el transistor y su circuito de accionamiento base.

Por lo tanto, Ls y RLs se deben seleccionar conforme a las soluciones negociadas que acabamos de mencionar, según el procedimiento parecido al que describimos con el snubber de apagado.

CIRCUITO UN CONVERTIDOR SIN NINGÚN TIPO DE AMORTIGUADOR. 1) Circuito de un convertidor reductor con inductancia parásita, mostrado explícitamente con 2) las formas de onda de corriente y tensión durante el encendido y apagado y 3) trayectoria de conmutación asociada.
RED DE AYUDA A LA CONMUTACIÓN PARA EL APAGADO DEL TRANSISTOR 1) Circuito del snubber de apagado 2) su circuito equivalente durante el transitorio y 3) formas de onda de corriente y voltaje durante el transitorio de apagado. Las áreas sombreadas representan la carga sobre la capacitancia del snubber durante el apagado que se disipa en el transistor en el siguiente encendido.
Trayectoria de conmutación durante el apagado con varios valores de la capacitancia del snubber Cs.
Efecto de la capacitancia Cs en el transitorio de apagado con la resistencia Rs.
RED DE AYUDA A LA CONMUTACIÓN PARA LA SOBRETENSIÓN DEL TRANSISTOR 1) Snubber de sobretensión y 2), 3) su circuito equivalente durante el apagado del transistor. 4) El voltaje VSW con el snubber y sin él.
RED DE AYUDA A LA CONMUTACIÓN PARA EL ENCENDIDO DEL TRANSISTOR 1) en serie con el transistor (izq.) y en serie con el diodo de libre circulación (der.) 2) Formas de onda de voltaje y corriente del transistor para valores pequeños Ls y 3) para valores grandes de Ls.