Chaves Semicondutoras de Potência

Cap. 3 - Chaves
Semicondutoras de Potência
• Elementos Lineares
Resistor, Indutor, Capacitor, etc. • Não-Lineares
Diodo, BJT (corte e saturação),
MOSFET (triodo e saturação), etc.

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Chave Controlada Ideal:

TERMINAIS
DE CONTROLE
OU
ACIONAMENTO

TERMINAIS
PRINCIPAIS
OU DE
POTÊNCIA

- Chave Controlada Ideal Características
• Bidirecionalidade ou
Unidirecionalidade (tensão e/ou corrente);
• Valores nominais (ratings) de tensão, corrente e potência: infinitos; • Eficiência: infinita (perdas nulas no acionamento, na condução no bloqueio e na transição); • Freqüência de chaveamento: infinita. 2

• Em condução: CURTO;
• Bloqueada:

CIRCUITO ABERTO;

• Isolamento entre os terminais de controle e os de potência: perfeito (total);
• É biestável. Possui dois estados estáveis: condução e bloqueio.
Não possui região linear.

Circuito-exemplo

ON

No Pspice: SBREAK
No Pspice: SBREAK

Voltage Controlled Switch
Voltage Controlled Switch
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OFF

ON

OFF

A Chave Real

iT

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+ vT -

Não Idealidades
• Valores nominais finitos;
• Perdas na condução
(RON≠0);
• Perdas no bloqueio
(ROFF≠∞);
• Perdas no acionamento
(é mais significativo em interruptores como o
BJT e GTO-gate turn-off thyristor); 5

• Tempos definidos (não nulos) para entrada em condução (turn-on) e para o bloqueio (turn-off) →
Perdas de Chaveamento.

Tipos de Interruptores
(Chaves de Potência)
• Unidirecional em corrente; • Bidirecional em corrente;
• Unidirecional em tensão;
• Bidirecional em tensão;
• Bloqueio espontâneo;
• Bloqueio por comando
(auto-comutada);
• Compostas.
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Quadrantes de Operação

1Q

2Q-BIT

2Q-BIC

4Q

Diodo de Potência
Símbolo:
• Não controlado
(chave passiva);
• Conduz quando diretamente polarizado
(VAK > 0) e bloqueia quando i ≤0;
• VON >1V (em condução);
• Pode conduzir reversamente durante um tempo, trr , especificado pelo fabricante; • Estado-da-arte: