Redes Ecualizadores De Igbt

REDES ECUALIZADORAS DE IGBT

CONEXIÓN SERIE

Desde el punto de vista de los terminales de potencia, la asociación en serie de IGBT tiene los problemas y las soluciones ya vistas para la asociación de FET y extendidas a los transistores bipolares como se muestra en la figura 1. Desde el punto de vista del control son aplicables las técnicas disponibles para los FET pues ambos dispositivos tienen parecidas estructuras excitadoras asociadas a la terminal puerta. Modernamente se prefiere los IGBT a los FET para trabajar con altas tensiones debido a la importante ampliación de la tensión de trabajo de dichos componentes. También se prefieren cuando esta tensión es muy elevada y necesaria recurrir a la asociación en serie, por lo que se ha adelantado notablemente en técnicas de excitación ayudadas por el hecho de que, como en el caso de los FET, la potencia necesaria es muy reducida. Así, se han ensayado métodos de excitación para los IGBT en serie en los que se sustituyen los medios pasivos de ecualización de la tensión en estado de corte, con resistencias y redes RC en paralelo, los métodos activos. En ellos se aumentan selectivamente la tensión de puerta en los IGBT que tienden a absorber más tensión para reducir llevándolos a trabajar levemente en la zona activa

CONEXIÓN PARALELO

Puesto que los IGBT son transistores con la estructura principal de bipolar y estructura de control de un FET, su conexión en paralelo sigue reglas similares a las descritas para los FET en cuanto al circuito de excitación, pero no en cuanto al circuito principal, Un IGBT saturado no equivale entre sus terminales principales a una resistencia simplemente, como era el caso de FET y del bipolar, sino a una fuente de tensión umbral de 1V aproximadamente, con una resistencia en serie igual a su resistencia dinámica. Por tanto, la ecualización de IGBT en paralelo debe hacer frente tanto a la diferencia entre dichas tensiones umbral como a la diferencia entre las resistencias dinámicas. Como en el caso de los diodos y de los transistores bipolares, la mejor solución consiste en disponer una resistencia en serie con cada emisor y, también conocen dichos componentes, la solución ideal sería estudiar las características de conducción de cada IGBT para ecualización perfecta, disponer resistencias Re iguales, que se aseguren un desequilibrio de corrientes de emisor inferior a su determinado valor. Para el caso sencillo de dos IGBT en paralelo con tensiones de umbral U01 y U02 y con resistencias dinámicas r1 y r2 descrito en dicha figura 1, el análisis es similar al de dos diodos en paralelo ya visto con ayuda de la figura 2. Se supone el análisis

Figura 1. a) Conexión en paralelo de transistores IGBT de potencia con ecualización de intensidad mediante resistencias en serie con los emisores b) Circuito equivalente.

Figura 2. Diodos en paralelo

Simplificado siguiente que la tensión de excitación E_Bes suficiente para ,mantener bien saturados ambos transistores y que la caída de tensión en la resistencia de ecualización R_E (en torno a 2V) no merma tal estado, sin embargo, no suponemos, como en los diodos, que las dos resistencias dinámicas son iguales con lo que la igualdad de las cadenas de tensiones entre el terminal de colector C y el terminal común de las resistencias R_E para cada IGBT, forzada por conexión, estable que

Uo1+(r1+R_E ) I_E1=U02+(r2+R_E ) I_E2

Expresión de la que se deduce, para el peor caso de que se de en el mismo IGBT (en primero por ejemplo) la menor tensión umbral y la menor resistencia dinámica, la necesidad de una resistencia de ecualización

I_E1=(I_E+ΔI_E)/2

I_E2=(I_E-ΔI_E)/2

La conexión de las resistencias ecualizadoras en los emisores siempre propone a obtener un efecto equilibrarte adicional debido a la reducción mayor en la tensión de polarización en

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