introduÇÃo À eletrÔnica industrial · mosfet → alta frequência, mas reduzidas potências...
TRANSCRIPT
![Page 1: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/1.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA
TÉCNICO EM MECATRÔNICA
DISCIPLINA: ELETRÔNICA INDUSTRIAL
INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL(Unidade 1)
Prof. Jeferson Fraytag
1
![Page 2: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/2.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
Informações Iniciais
Disciplina: Eletrônica Industrial Carga Horária: 60 horas
Professor: Jeferson Fraytag, Me. Eng. Contato: [email protected] Sala: Processos Industriais (3º andar) Facebook: jeferson.fraytag
Material de aula disponibilizado em:http://docentes.lages.ifsc.edu.br/
2
![Page 3: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/3.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
Informações Iniciais
Avaliações:
P1 = 1º Avaliação (Peso 10) Elementos semicondutores Circuitos de comando Conversor Buck-Boost
P2 = 2º Avaliação (Peso 10) Circuitos integrados Amplificadores operacionais
TR = Trabalho (Peso 10)Montagens experimentais
3
Quando?Dia 22/02/17
Quando?Dia 26/04/17
Quando?Dia 04/07/17
![Page 4: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/4.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
Informações Iniciais
Recuperação:
Recuperação para os alunos que não obtiveram média 6. Recuperação da P1: 24/02/17 Recuperação da P2: 03/05/17
Critérios de aprovação (IFSC):
Média das avaliações >= 6 (Utilizado arredondamento matemático)Mínimo de 75% de frequência
Registro de Frequência:
Chamada as 8:20 hChamada as 10:20 h
4
![Page 5: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/5.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
Informações Iniciais
Bibliografia Básica:
MELLO, Luiz Fernando Pereira de. “Projetos de fontes chaveadas: teoriae prática”. São Paulo: Érica, 2011. 284.
BOYLESTAD, NASHELSKY. “Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos”.11º Edição. Pearson Ltda. 2013. [LINK DOWNLOAD]
RASHID, M. H. “Eletrônica de Potência Circuitos, Dispositivos eaplicações”, Makron Books Ltda. 1999.
SANCHES, Durval. “Eletrônica industrial: Montagem”. Rio de Janeiro:Interciência, 2000.
5
![Page 6: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/6.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag6
Introdução
Ramo da engenharia que trabalha com o processamento de energia;
Visa obter uma alta qualidade e eficiência.
O que é Eletrônica de Potência?
Carregadores Fontes de computador
Satélites
Circuitos formados por SEMICONDUTORES e elementos PASSIVOS
![Page 7: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/7.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
DISPOSITIVOS SEMICONDUTORES
7
![Page 8: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/8.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
DIODO(Estudado em Eletrônica Geral)
8
![Page 9: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/9.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag9
Diodo Semicondutor
Elemento semicondutor mais simples;
As vezes conduz corrente elétrica, as vezes não!!
Formador por uma junção PN;
P N
Condução → Quando o diodo é polarizado diretamente
Bloqueio → Quando o diodo é polarizado reversamente
P N
...RELEMBRANDO...
![Page 10: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/10.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
TRANSISTOR(Estudado em Eletrônica Geral)
10
![Page 11: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/11.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
Transistor Bipolar
11
...RELEMBRANDO...
Pode funcionar como um amplificador ou como um interruptor;
O transistor bipolar é um semicondutor formado por duas junções PN;
Transistor NPN: Transistor PNP: Quem controla o transistor é a Corrente de Base!!!
![Page 12: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/12.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
Transistor Bipolar
12
E - Emissor
C - Coletor
Princípio de funcionamento:
...RELEMBRANDO...
Saturação → Circuito fechado
Corte → Circuito aberto
Transistor como Interruptor:
Amplificação → Funciona na Região linear
Transistor como Amplificador:
B - Base
![Page 13: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/13.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
MOSFET
13
![Page 14: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/14.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
Elemento semicondutor (normalmente silício);
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
Três terminais: Gate, Dreno e Source;
D
G
S
Simbologia:
Dispositivo totalmente controlado (condução e bloqueio).
Corrente Dreno-Source controlada
pela tensão do Gate!!
MOSFET
23
![Page 15: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/15.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
Polarização do MOSFET → Tensão entre Gate e Source
Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
Aberto: Sem tensão de Gate-Source Fechado: Com tensão de Gate-Source
MOSFET
24
Funciona somente como um interruptor!
![Page 16: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/16.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
IGBT
16
![Page 17: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/17.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
Elementos semicondutor (normalmente silício);
Insulated Gate Bipolar Transistor
Três terminais: Gate, Emissor e Coletor;
Associação entre um transistor e um MOSFET.
Emissor
Coletor
Gate
Simbologia:
IGBT
26
![Page 18: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/18.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
Mas como escolher o semicondutor a ser utilizado?
A escolha do semicondutor adequado esta relacionado com a potência docircuito e a frequência de comutação (chaveamento).
MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências
IGBT → Baixa frequência, mas altas potências
Semicondutores
27
![Page 19: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/19.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL E TECNOLÓGICA
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA
TÉCNICO EM MECATRÔNICA
DISCIPLINA: ELETRÔNICA INDUSTRIAL
CIRCUITOS DE COMANDO(Unidade 1)
Prof. Jeferson Fraytag
19
![Page 20: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/20.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag20
Circuitos de Comando
Responsável por controlar os dispositivos semicondutores (MOSFET, IGBT);
O que é um Circuito de Comando?
Controle feito por uma forma de Onda Quadrada;
LigaDesliga
![Page 21: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/21.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag21
Circuitos de Comando
Frequência (f) = Número de vezes que um ciclo se repete em 1 segundo;
Frequência e Razão-Cíclica
Razão-Cíclica (D) = Razão entre o tempo que o interruptor está ligado e operíodo.
Período (T)
f = 1
𝑇
Frequência é o inverso do período
Razão-Cíclica (D)
tON
D = 𝑡𝑂𝑁
𝑇
Varia sempre entre 0 e 1 (0% e 100%)
![Page 22: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/22.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag22
Circuitos de Comando
Alguns circuitos de comando são de baixa energia, não tendo capacidadesuficiente de acionar um semicondutor (MOSFET, IGBT, ...)
Geração dos Sinais de Comando
Microprocessador Microcontrolador
Faixa de tensão de operação: 0 a 3,3V ou 0 a 5V
Necessário um circuito de Amplificação!!
![Page 23: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/23.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag23
Circuitos de Comando
Circuito de amplificação também chamado de DRIVER:
Amplificação de comando
Circuito deDriver0 a 3,3V 0 a 15V
Amplificação0 a 5V
ou
Pode ser feito utilizando transistores
![Page 24: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/24.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag24
Circuitos de Comando
1. O que é frequência?
Responda
2. O que é razão-cíclica?
3. Desenhe as formas de onda de comando (quadrada) para D=10%, D=50%,D=90%, considerando uma mesma frequência (mesmo período).
![Page 25: INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA INDUSTRIAL · MOSFET → Alta frequência, mas reduzidas potências IGBT → Baixa frequência, mas altas potências Semicondutores 27. Prof. Jeferson](https://reader031.vdocuments.site/reader031/viewer/2022020205/5baaceac09d3f2196d8d49ec/html5/thumbnails/25.jpg)
Prof. Jeferson Fraytag
Até a Próxima Aula!!
25