eletronica aplicada

Prévia do material em texto

*
*
*
Curso: Engenharia Elétrica – Noturno
Turmas: EN9W01 - Eletrotécnica e EE9W01 - Eletrônica
Prof. Álvaro Martins
Disciplina:1485– Eletrônica Industrial I - Módulo 4
Refrigeração de Semicondutores
Ref. Bibl.: Lander,C.W. Eletrônica Industrial
*
*
*
1.1. Fontes de perdas
1.1.1 Condução direta: queda de tensão direta (LF e MF > perdas);
1.1.2 Corrente de Fuga: corrente reversa em bloqueio;
1.1.3 Polarização do Gate: minimização pela utilização de impulsos;
1.1.4 Perdas no Chaveamento: dissipação de energia nas comutações principalmente em freqüências de chaveamento altas (> 1Khz).
,
Perdas → aquecimento → aumento de temperatura
Calor da junção → base → perfuração → dissipador 
*
*
*
1.2 Dissipadores
1.2.1. Potência transferida:
	
						P [W]
					 T1 e T2 [°C]
					 R [°C/W] Resistência Térmica
1.2.2. Fluxo de Calor:
	 junção → base → → dissipador → ambiente
 
*
*
*
1.2 Dissipadores
1.2.3. Dissipadores a ar e a água
1.2.4. Temperatura virtual da junção
Semindutor: baixa capacidade térmica de armazenamento
*
*
*
1.2 Dissipadores
1.2.5. Esquema de dissipação térmica (Tvj )
Em Regime:
Corrente, temperatura e perdas constantes
*
*
*
1.2 Dissipadores
1.2.6. Transientes: perdas por sobrecarga ou falha
Balanço energético: 
Perda de energia na entrada = ao incremento de energia térmica armazenada + energia transferida para o ambiente
Onde: 
P – Potência perdida no dispositivo [W]; 
A – Capacidade Térmica de Armazenamento [ joule/°C ]; e 
B – Potência dissipada por temperatura [W/°C]
No limite:
ΘMAX = P/B = temperatura final; e
T = A/B = Constante de tempo térmica
*
*
*
Θ = ΘMAX (1 – e –t/T) 
P/B = temperatura final; e
T = A/B = Constante de tempo térmica
1.2 Dissipadores
1.2.7. Impedância Térmica
 
1.2.8. Aumento de temperatura na junção em sobrecarga
*
*
*
1.3 Exercícios
1.3.1. Um SCR, com 30W de perdas, resistência térmica entre a junção e o dissipador de 0,7 °C/W. Qual o máximo valor da resistência térmica do dissipador? Considerar temperatura ambiente de 40 °C e temperatura máxima na junção de 125°C. 
*
*
*
1.3 Exercícios
1.3.2. Um SCR de resistência térmica de 1,80 °C/W é montado sobre um dissipador de resistência térmica de 2°C/W. Qual é a máxima potência perdida no tiristor?Considerar temperatura ambiente de 40 °C e temperatura máxima na junção de 125°C. 
*
*
*
1.3 Exercícios
1.3.3. Um SCR de capacidade térmica 0,1 J/°C e de resistência térmica 0,9 °C/W. Calcular a potência de perda de forma que a temperatura não ultrapasse 40 °C: a) 10ms; b)100ms; c) 1s. 
A potência dissipada em 1°C de elevação é o inverso da resistência térmica!
 P = 1/Rjb = 1/0,9 = 1,11 W/°C
P – Potência perdida no dispositivo [W]; 
A – Capacidade Térmica de Armazenamento [ joule/°C ]; e 
B – Potência dissipada por temperatura [W/°C]
ΘMAX = P/B = temperatura final; e
T = A/B = Constante de tempo térmica
*
*
*
1.3 Exercícios
 1.3.4. Continuação da solução
Θ = ΘMAX (1 – e –t/T) → 
ΘMAX = Θ/ (1 – e –t/T) e 
P = ΘMAX .B 
*
*
*
1.3 Exercícios
1.3.5. Numa determinada configuração, durante a condução a 40 °C, experiências mostraram que um SCR dissipa 2.000 W em 10 ms. Calcular a temperatura da junção, dado que a impedância térmica de transiente é 0,03 °C/W .
*
*
*
1.3 Exercícios
1.3.6. Um conjunto SCR e dissipador em regime possui resistência térmica 0,2 °C/W. A 100 ms, um valor de 0,05°C/W. Qual a potência perdida para 100 ms? Considerar que a temperatura máxima da junção é 125 °C; temperatura ambiente 30 °C e potência de perda em regime de 300W.
*
*
*
1.3 Exercícios
1.3.7. Um SCR de capacidade térmica 0,1 J/°C e de resistência térmica 0,8°C/W. Calcular a potência de perda de forma que a temperatura não ultrapasse 35 °C: a) 10ms; b)100ms; c) 1s. 
Dados:
P – Potência perdida no dispositivo [W]; 
A – Capacidade Térmica de Armazenamento [ joule/°C ]; 
B – Potência dissipada por temperatura [W/°C]
ΘMAX = P/B = temperatura final; 
T = A/B = Constante de tempo térmica; 
Θ = ΘMAX (1 – e –t/T) → 
ΘMAX = Θ/ (1 – e –t/T) e 
P = ΘMAX .B 
*
*
*
1.3 Exercícios
1.3.8. Um conjunto SCR e dissipador em regime possui resistência térmica 0,4°C/W. A 100 ms, um valor de 0,06°C/W. Qual a potência perdida para 100 ms? Considerar que a temperatura máxima da junção é 125 °C; temperatura ambiente 40 °C e potência de perda em regime de 200W. [1,5]
Dados: