electrónica industrial y sus origines

1. República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del poder popular para la educación
Instituto tecnológico “Antonio José de sucre”
Extensión San Cristóbal
Electrónica
Integrantes:
Cesar E. Rivera Ayos
Cristian Becerra

2. Electrónica Industrial Orígenes
Los orígenes y los presursores de la electrónica fueron inventados por
John Ambrose Fleming en 1904. El funcionamiento de este dispositivo está
basado en el efecto Edison. Edison fue el primero que observó en 1883 la
emisión termoiónica, este hecho se producía porque los electrones de los
átomos del filamento, al recibir una gran cantidad de energía en forma de
calor, escapaban de la atracción del núcleo y, atravesando el espacio vacío
dentro de la bombilla, eran atraídos por la polaridad positiva de la lámina.
Otros precursores conocidos fueron como el físico inglés James Clerk
Maxwell. Maxwell, en el prefacio de su obra Treatise on Electricity and
Magnetism (1873), declaró que su principal tarea consistía en justificar
matemáticamente conceptos físicos descritos hasta ese momento de
forma únicamente cualitativa, como las leyes de la inducción
electromagnética y de los campos de fuerza, enunciadas por Michael
Faraday. Con este objeto, introdujo el concepto de onda
electromagnética. Maxwell predijo que era posible propagar ondas por el
espacio libre utilizando descargas eléctricas, hecho que corroboró
Heinrich Hertz en 1887, El otro gran paso lo dio Lee De Forest cuando
inventó el tríodo en 1906. Este fue un paso muy importante para la
fabricación de los primeros amplificadores de sonido, receptores de radio,
televisores, etc. Pero los precursores a que la electrónica empezara a
miniaturizarse fueron definitivamente con el transistor, aparecido de la
mano de Bardeen y Brattain, de la Bell Telephone, en 1948, cuando se
permitió aún una mayor miniaturización de aparatos tales como las radios.
El transistor de unión apareció algo más tarde, en 1949. En 1958 se
desarrolló el primer circuito integrado, que alojaba seis transistores en un
único chip. En 1970 se desarrolló el primer microprocesador, Intel 4004.
En la actualidad, los campos de desarrollo de la electrónica son tan vastos
que se ha dividido en varias disciplinas especializadas. La mayor división es
la que distingue la electrónica analógica de la electrónica digital.

3. Los Primeros inventos y Principios de la Electrónica
Los Primeros Inventos de la electrónica fueron simplemente los inventos
que fabricaron los precursores de la electrónica, pero han existido una
serie de artefactos que ayudado a crear aparatos como las primeras
radios, televisores, los primeros los teléfonos celulares, los computadores,
la internet, el área de la telecomunicaciones, etc. Finalmente la
electrónica desarrolla en la actualidad una gran variedad de tareas,
principalmente se desarrolla en la electrónica de control,
Telecomunicaciones y en la electrónica de potencia. Los principios en
electrónica son un conjunto de procesos que se utilizan en la electrónica
para poder precisar de forma exacta el comportamiento de un circuito,
como así también determinar su composición. Las matemáticas han hecho
un aporte eminente a la teoría de circuitos. Gracias a las matemáticas se
ha podido entender y cuantificar de forma simple los fenómenos
eléctricos. De esta forma se ha comprendido mejor el comportamiento de
la energía eléctrica dentro de los circuitos y mecanismos electrónicos.
El siglo XX ha sido testigo del descubrimiento e invento de miles de
sucesos y artefactos que en toda la historia de la humanidad, lo que ha
llevado a mejorar la calidad de vida de millones de habitantes de esta
tierra pero también ha contribuido, directa o indirectamente, a la
contaminación del planeta y que otras millones de personas vivan en
condiciones precarias. La tecnología a permitido desarrollar armas con un
increíble poder de destrucción, pero también a logrado fabricar
instrumentos para la medicina, lo que ha logrado salvar a muchas
personas y prevenir enfermedades que hace poco se consideraban
mortales. Se puede resumir que se han perfeccionado y mejorado mucho
la ciencia, por ende la tecnología, y es sólo el uso que le dé el hombre lo
que finalmente repercutirá en nuestro medio ambiente. En este desarrollo
tecnológico de fin de milenio, lo que ha permitido confeccionar máquinas
capaces de realizar funciones que sólo en el siglo pasado se creían
imposibles, ha sido la electrónica. Actualmente podemos observar
principalmente a nuestro alrededor que la electrónica se encuentra en
todas parte y una evolución muy avanzada es la robótica ya que dentro de
sus aplicaciones son grandes pero en parte por la falta de conocimiento

4. por parte de la mayoría de la población aún no se ha implantado
completamente. Bueno, en realidad si lo ha hecho, pero la mayoría de la
gente no lo sabe. ¿Cómo funciona el microondas, o el mando a distancia, o
la parte electrónica de un coche? Realmente todo está robotizado
(responde de cierta forma a un estímulo determinado o a la activación de
quien lo maneja), aunque generalmente esto se considera como
electrónica. Otra característica que podemos observar es en las
telecomunicaciones que cubre todas las formas de comunicación a
distancia, incluyendo radio, telegrafía, televisión, telefonía, transmisión de
datos e interconexión de ordenadores a nivel de enlace. Y el más
importante es el avance que hoy en día existe en el área del internet en la
comunicación a cualquier parte del mundo a través de redes.
Un elemento crucial para el desarrollo de la radio fue el oscilador. Este
circuito fue inventado en 1913 por el físico estadounidense Edwin Howard
Armstrong (1890-1954). Es un circuito basado en un tríodo, de cuya salida
se toma una parte de la corriente que se vuelve a alimentar a la entrada
del tríodo, formando un circuito de retroalimentación. El primer programa
público de radio fue emitido en Inglaterra el 23 de febrero de 1920. Así
nació radio.
En 1933 Armstrong inventó otro tipo de emisión de señales de radio: el de
frecuencia modulada (FM). La transmisión por FM, iniciada
comercialmente en Estados Unidos en febrero de 1941, comparada con la
amplitud modulada (AM), tiene la ventaja de que sus transmisiones no se
alteran con las perturbaciones, ya sean atmosféricas o producidas por el
hombre, que afectan la amplitud de la onda pero no su frecuencia. En el
sistema de FM no se presenta el llamado fenómeno de "estática", que es
un ruido sistemático que se oye en emisiones de AM.La radio como la
conocemos en la actualidad fue la creación de tres hombres: Lee de
Forest, autonombrado "padre de la radio", cuya invención del tríodo hizo
posible el nacimiento de la electrónica moderna; Edwin Howard
Armstrong, inventor del circuito retroalimentador (y del oscilador) así
como de la frecuencia modulada, que forman la base de la transmisión y
recepción de los sistemas actuales de radio (y de televisión); finalmente,
David Sarnoff, quien encabezó la Radio Corporation of America (RCA).

5. Hace alrededor de un siglo, varias personas empezaron a considerar la
posibilidad de enviar imágenes por medios eléctricos (o sea, lo que hoy en
día hace la televisión). En 1884, el alemán Paúl Nipkow solicitó una
patente para un sistema de televisión que él denominó "telescopio
eléctrico". Este rústico aparato era dispositivo electromecánico que
utilizaba una fotocelda para transformar luz en corriente eléctrica. La
imagen no reproducía los detalles finos. Variaciones de este se diseñaron
hasta 1930 sin que realmente tuviesen éxito. En una reunión de la
Sociedad Roentgen, efectuada en Inglaterra en 1911, el ingeniero eléctrico
A. A. Campbell Swinton presentó un esquema de sistema de televisión,
que es el que se usa en la actualidad. La escena que se desea transmitir se
enfocaría sobre una placa hecha de material no conductor de electricidad,
por ejemplo de mica, la cual se encuentra dentro de un tubo de rayos
catódicos. Este tubo fue inventado a mediados del siglo XIX por William
Crookes para estudiar las propiedades de las corrientes eléctricas a través
de gases. Para el receptor, Campbell Swinton escogió un tubo de rayos
catódicos diseñado en 1897 por Ferdinand Braun, de la Universidad de
Estrasburgo, en ese entonces parte de Alemania. Este tubo, llamado
cinescopio, es de vidrio al vacío y tiene en su fondo una pantalla de
material fluorescente, como fósforo, que emite luz cuando un haz de
electrones incide sobre él. A medida que el haz electrónico barre la
superficie de la pantalla, ésta se va iluminando punto por punto. Esta fue
una idea de Campbell Swinton que casi describe la actual tecnología de la
televisión.CampbellSwinton creó el diseño conceptual sobre el cual
personas trabajarían. Fue Vladimir Zworykin (1889-1982), un ingeniero
ruso inmigrado a Estados Unidos en 1919 quien construyó la primera
cámara práctica. En 1924 mostró a la compañía Westinghouse una versión
primitiva, pero que funcionaba. Las imágenes eran débiles y vagas, casi
sombras. Los directivos de la empresa no se impresionaron tampoco
cuando Zworykin les mostró una versión mejorada en 1929.
A quien sí impresionó Zworykin fue a David Sarnoff, director de otra
compañía, la RCA Victor, quien creía en la promesa comercial de la
televisión.

6. Zworykin fue contratado en 1930 por la RCA como director de
investigación electrónica y en 1933 finalmente convenció a Sarnoff de que
su cámara, a la que llamó iconoscopio (del griego iekon, imagen, y skopon,
ver), y su cinescopio eran satisfactorios. Campbell Swinton había
propuesto que fueran de rubidio, pero Zworykin descubrió que era mejor
cubrir plata con óxido de cesio.La RCA probó por primera vez un sistema
completo en 1933. Transmitió imágenes de 240 líneas a una distancia de
siete kilómetros en Colligswood, Nueva Jersey. Aumentaron el número de
líneas; actualmente se usan 525. En 1938 la RCA tuvo listo un sistema de
televisión en funcionamiento. Por problemas burocráticos el gobierno no
aprobó la licencia de funcionamiento hasta julio de 1941. Durante los años
de la segunda Guerra mundial, científicos e ingenieros dirigidos por
Zworykin desarrollaron una cámara 100 veces más sensible que el
iconoscopio, al terminar la guerra, la RCA reinició sus trabajos en el campo
de la televisión.
El transistor, se empezó a utilizar a finales de la década de 1940, se
consideró en su época como una maravilla de lo compacto, comparado
con el tamaño de los tubos al vacío. A partir de 1950 el tamaño de los
dispositivos electrónicos se ha reducido. En 1960, se empezó a usar la
palabra microelectrónica, un bloque (chip) de silicio de un área de 0.5 cm²
podía contener de 10 a 20 transistores con varios diodos, resistencias y
condensadores. Hoy en día tales bloques pueden contener varias docenas
de miles de componentes. A medida que elmicro tecnología electrónica se
desarrolló, se aplicó a computadoras comerciales. Se diseñaron diferentes
dispositivos portátiles como las calculadoras. Cada componente que se
usaba en un circuito electrónico estaba hecho de materiales que tuviesen
las características requeridas para su funcionamiento. Se utilizó el
tungsteno para los cátodos de un tubo al vacío, cerámica para
condensadores, carbón para resistencias. Hacia mediados de la década de
1950 se construyeron circuitos electrónicos en laboratorios industriales de
dos compañías estadounidenses, Texas Instruments y Fairchild
Semiconductor. De esta manera se han construido un sinnúmero de
aparatos y dispositivos micro electrónico que distinguen la época en que
vivimos: relojes de mano, robots, microcomputadoras y otros.

7. En computación, el hardware configurable, la computadoras ópticas y la
computación molecular. En las computadoras ópticas haces de luz
remplazan a las conexiones metálicas (de cobre). Estas serán de mayor
capacidad, más rápidas, de menor consumo energético y ocuparan menos
espacio. En transporte terrestre, los trenes voladores MAGLEV (
MagneticallyLevitatedVehicles), los automóviles eléctricos y electrónicos,
y los automóviles inteligentes serán las tecnologías responsables del
desplazamiento rápido y seguro de las personas. Los trenes voladores son
vehículos que corren a velocidades cercanas a los 500 Km/h.
Electroimanes de gran potencia se usan para generar las fuerzas de
suspensión, conducción, tracción y frenado del tren. El tren japonés HSST
con suspensión magnética repulsiva, y el Transrapid alemán con
suspensión magnética atractiva, son dos prototipos MAGLEV que en la
práctica han demostrado que velocidades cercanas a los 500 Km/h son
posibles.
En los automóviles eléctricos, los motores de combustión son
remplazados por motores eléctricos alimentados por baterías recargables.
Estos automóviles eléctricos son más eficientes (en términos de
energía/distancia) y más limpios (no emiten gases contaminantes) que los
vehículos con motores de combustión. Estos surgen como una respuesta
necesaria a la contaminación ambiental y al agotamiento de las reservas
mundiales de petróleo.
En los automóviles electrónicos, las conexiones mecánicas son
remplazadas por cables eléctricos que conectan las diferentes partes del
vehículo. Los automóviles inteligentes son vehículos capaces de cooperar
con el conductor (copiloto automático) o capaces de asumir todas las
funciones del conductor (piloto automático). Estos vehículos vendrán
Equipados con sistemas de navegación basado en satélites (sistemas GPS),
con video-cámaras para "ver", con micrófonos para "escuchar" y con
Parlantes para "hablar".
Junto con los automóviles inteligentes se tendrán también las pistas
inteligentes que se encargan de conducir vehículos sin la necesidad de un
conductor. Las pistas inteligentes se han planteado como una solución a

8. las insoportables congestiones de tránsito vehicular. El Sistema de
Autopistas Automáticas de Alta Velocidad (AutomatedHighwaySystem)
que se viene desarrollando en California, EE. UU.
En el campo de las comunicaciones, las redes completamente ópticas se
impondrán como la tecnología más eficiente para transmisiones intensivas
en data (voz, fax, video) entre millones de terminales. En teoría una fibra
óptica simple puede transmitir a una velocidad de 100 veces superior a la
velocidad de transmisión en cables de cobre.
La tecnología láser ha evolucionado rápidamente desde su comienzo a
mediados de 1950. El Sistema de Láser Aerotransportado (ABL) y Sistema
Láser Basado en el Espacio (SBL) son precursores de una clase
enteramente nueva de armamento. El aprovechamiento del láser para la
desviación de escombros en órbita es algo está en investigación.
La desviación con láseres de asteroides, meteoritos, y cometas es
probablemente la misión espacial internacional más importante para
nuestro planeta: la Tierra, en el siglo que comienza. La Tierra ha recibido
impactos varias veces en el pasado y recibirá impactos semejantes en el
futuro.
Las máquinas inteligentes, los materiales inteligentes y el software
inteligente serán una realidad considerando la gran rapidez que tendrán
los futuros microprocesadores. Las máquinas inteligentes serán capaces
de aprender, inferir, pensar, juzgar, memorizar, recordar y mejorar de
manera muy similar a la del ser humano.
Los materiales inteligentes son aquellos capaces de modificar su
estructura
Interna de manera que no se dañen ante el efecto de sobrecargas (como
terremotos).
Se tienen las cámaras y video-cámaras digitales (no más revelado de
fotos), las cirugías laparoscópicas computarizadas, los órganos artificiales,
los robots que harán actividades del hogar e industrias.

9. Usos comunes de la electrónica

10. Electrónica Moderna
La electrónica moderna estudia las maquinas eléctricas tales como
motores y transformadores y todas las cargas eléctricas industriales. Se
encarga de los dispositivos de estado sólido para efectuar el control y la
conversión de la energía.
La electrónica de potencia o electrónica industrial se puede definir como
la aplicación de la electrónica de estado sólido para conversión de la
energía eléctrica.
La electrónica industrial se utiliza en controles de iluminación, sistemas de
calefacción, fuentes de alimentación, etc.
Los dispositivos semiconductores de potencia son:
• Diodos de Potencia
• Tiristores
• Transistores de unión bipolares de potencia
• Transistores de efecto de campo de pote4ncia
• Transistores bipolares de compuerta aislada
• Transistores de inducción estáticos
El diodo de potencia tiene dos terminales llamadas ánodo y cátodo, y
conduce cuando el voltaje del ánodo es más alto que el del cátodo.
Cuando el voltaje del cátodo es más alto que el del ánodo, el diodo esta en
modo de bloqueo. Sus tres tipos son: de propósito general, de alta
velocidad y el diodo Schottky
El tiristor tiene ánodo, cátodo y compuerta. Si se aplica una pequeña
cantidad de corriente desde la compuerta hacia el cátodo y el tiristor esta
polarizado directamente, entonces este conduce.
Los transistores bipolares de alta potencia tienen tres terminales: base,
emisor y colector. Los hay del tipo NPN y PNP. En la configuración NPN

11. para activar el transistor, la base debe de estar a un potencial mayor que
el del emisor, y la corriente de base debe ser suficientemente grande para
que el transistor entre a la región de saturación. Además el colector debe
tener un potencial mayor al del emisor. Si la corriente de base se retira del
transistor pasa al estado de corte, o modo de no conducción.
El transistor de efecto de campo de metal oxido semiconductor (MOSFET),
es un dispositivo unipolar, consta de tres terminales: fuente, drenaje y
compuerta. Opera como un dispositivo controlado por voltaje, ya sea con
corriente de electrones (canal N) o por corriente de huecos (canal P)
Los transistores bipolares de compuerta aislada (IGBT) son transistores de
potencia controlados por voltaje. Son más rápidos que los BJT, pero aun
no tan rápidos como los MOSFET. Son adecuados para altos voltajes y
altas corrientes.
Los transistores de inducción estáticos (SIT) son dispositivos de alta
potencia a muy alta frecuencia. Son la versión en estado sólido del tubo de
vacío tríodo.
Tipos de Circuitos electrónicos de potencia
Los rectificadores convierten el voltaje de CA a CD usando diodos.
Convertidor ca-cd usan tiristores obtiene el valor promedio del
voltaje de salido controlando el tiempo de conducción.
Convertidor ca-ca usa TRIACs para regular el voltaje alterno de
salida a partir de una fuente de CA. Su principio de operación es el
mismo que el rectificador controlado.
Convertidor cd-cd usan transistores para regular un voltaje de salida
de CD. Esto lo logra variando el ciclo de trabajo.
Convertidor cd-ca a partir de una fuente de CD, proporcionan una
señal de corriente alterna.
Interruptores estáticos operan como un interruptor ideal y según el
tipo de voltaje, utilizan diferentes dispositivos electrónicos

12. La expresión Electrónica de Potencia se utiliza para diferenciar el tipo de
aplicación que se le da a dispositivos electrónicos, en este caso para
transformar y controlar voltajes y corrientes de niveles significativos. Se
diferencia así este tipo de aplicación de otras de la electrónica
denominadas de baja potencia o también de corrientes débiles.
En este tipo de aplicación se reencuentran la electricidad y la electrónica,
pues se utiliza el control que permiten los circuitos electrónicos para
controlar la conducción (encendido y apagado) de semiconductores de
potencia para el manejo de corrientes y voltajes en aplicaciones de
potencia. Esto al conformar equipos denominados convertidores estáticos
de potencia.
De esta manera, la electrónica de potencia permite adaptar y transformar
la energía eléctrica para distintos fines tales como alimentar
controladamente otros equipos, transformar la energía eléctrica de
continua a alterna o viceversa, y controlar la velocidad y el
funcionamiento de máquinas eléctricas, etc. mediante el empleo de
dispositivos electrónicos, principalmente semiconductores. Esto incluye
tanto aplicaciones en sistemas de control, sistemas de compensación de
factor de potencia y/o de armónicos como para suministro eléctrico a
consumos industriales o incluso la interconexión de sistemas eléctricos de
potencia de distinta frecuencia.
El principal objetivo de esta disciplina es el manejo y transformación de la
energía de una forma eficiente, por lo que se evitan utilizar elementos
resistivos, potenciales generadores de pérdidas por efecto Joule. Los
principales dispositivos utilizados por tanto son bobinas y condensadores,
así como semiconductores trabajando en modo corte/saturación (on/off,
encendido y apagado).
Conversión de potencia es el proceso de convertir una forma de energía
en otra, esto puede incluir procesos electromecánicos o electroquímicos.
Dichos dispositivos son empleados en equipos que se denominan
convertidores estáticos de potencia, clasificados en:

13. Rectificadores: convierten corriente alterna en corriente continua
Inversores: convierten corriente continua en corriente alterna
Ciclo conversores: convierten corriente alterna en corriente alterna de
otra frecuencia menor
Choppers: convierten corriente continua en corriente continua de menor
o mayor tensión
En la actualidad esta disciplina está cobrando cada vez más importancia
debido principalmente a la elevada eficiencia de los convertidores
electrónicos en comparación a los métodos tradicionales, y su mayor
versatilidad. Un paso imprescindible para que se produjera esta revolución
fue el desarrollo de dispositivos capaces de manejar las elevadas
potencias necesarias en tareas de distribución eléctrica o manejo de
potentes motores.
Las principales aplicaciones de los convertidores electrónicos de potencia
son las siguientes:
Fuentes de alimentación: En la actualidad han cobrado gran importancia
un subtipo de fuentes de alimentación electrónicas, denominadas fuentes
de alimentación conmutadas. Estas fuentes se caracterizan por su elevado
rendimiento y reducción de volumen necesario. El ejemplo más claro de
aplicación se encuentra en la fuente de alimentación de los ordenadores.
Control de motores eléctricos: La utilización de convertidores electrónicos
permite controlar parámetros tales como la posición, velocidad o par
suministrado por un motor. Este tipo de control se utiliza en la actualidad
en los sistemas de aire acondicionado. Esta técnica, denominada
comercialmente como "inverter" sustituye el antiguo control
encendido/apagado por una regulación de velocidad que permite ahorrar
energía. Asimismo, se ha utilizado ampliamente en tracción ferroviaria,
principalmente en vehículos aptos para corriente continua (C.C.) durante
las décadas de los años 70 y 80, ya que permite ajustar el consumo de
energía a las necesidades reales del motor de tracción, en contraposición
con el consumo que tenían los vehículos controlados por resistencias de
arranque y frenado. Actualmente el sistema chopper sigue siendo válido,

14. pero ya no se emplea en la fabricación de nuevos vehículos, puesto que
actualmente se utilizan equipos basados en el motor trifásico, mucho más
potente y fiable que el motor de colector.
Calentamiento por inducción: Consiste en el calentamiento de un material
conductor a través del campo generado por un inductor. La alimentación
del inductor se realiza a alta frecuencia, generalmente en el rango de los
kHz, de manera que se hacen necesarios convertidores electrónicos de
frecuencia. La aplicación más vistosa se encuentra en las cocinas de
inducción actuales.
Otras: Como se ha comentado anteriormente son innumerables las
aplicaciones de la electrónica de potencia. Además de las ya comentadas
destacan: sistemas de alimentación ininterrumpida, sistemas de control
del factor de potencia, balastos electrónicos para iluminación a alta
frecuencia, interfase entre fuentes de energía renovables y la red
eléctrica, etc.
Las líneas de investigación actuales buscan la integración de dispositivos
de potencia y control en un único chip, reduciendo costes y multiplicando
sus potenciales aplicaciones. No obstante existen dificultades a salvar
como el aislamiento entre zonas trabajando a altas tensiones y circuitería
de control, así como la disipación de la potencia perdida.
Un circuito de Potencia, compuesto de semiconductores de potencia y
elementos pasivos, que conecta la fuente primaria de alimentación con la
carga. Un circuito de control, que procesa la información proporcionada
por el circuito de potencia y genera las señales de excitación que
determinan el estado de los semiconductores, controlados con una fase y
secuencia conveniente Un equipo electrónico de potencia consta
fundamentalmente de dos partes.
POTENCIA, refiriéndose a equipos para operación y distribución de
potencia eléctrica. ELECTRÓNICA, refiriéndose a dispositivos de estado
sólido y circuitos de procesado de señal para alcanzar los objetivos de
control deseados.• CONTROL, refiriéndose a las características estáticas y
dinámicas de sistemas de control en lazo cerrado. Electrónica de Potencia
Circuito electrónico constituido por un conjunto de elementos estáticos

15. formando una red que constituye un equipo de conexión y transmisión
entre un generador y una carga. Un convertidor estático de potencia ideal
permite la transferencia de energía eléctrica del generador al receptor con
un rendimiento unitario (sin pérdidas) estáticos de energía
Convertidores estáticos de energía
En función de las formas de energía de la entrada y de la salida de un
convertidor, podemos clasificarlos como:a) Rectificador no controlado:
Transforma la corriente alterna de tensión constante en corriente
continua de tensión constante.b) Rectificador controlado: Transforma la
corriente alterna de tensión constante en corriente continua de tensión
variable mediante la utilización de tiristores.c) Reguladores de CA:
Transforman la corriente alterna de tensión constante en corriente alterna
de tensión variable y de la misma frecuencia.d) Cicloconvertidores:
Convertidores directos alterna/alterna que permiten variar la frecuencia,
siendo siempre la frecuencia de salida inferior a la frecuencia de
entrada.e) Ondulador o inversor: Transforman una corriente continua en
corriente alterna de tensión y frecuencia fija o variable.f) Convertidor
CC/CC o Troceador: transforma corriente continua de tensión constante
en corriente continua de tensión fija o variable. Convertidores estáticos de
energía
Convertidores estáticos de energía
Dispositivos no controlados: en este grupo se encuentran los Diodos. Los
estados de conducción (ON) y bloqueo (OFF) dependen del circuito de
potencia. 2. Dispositivos semicontrolados: en este grupo se encuentran,
los SCR (“SiliconControlledRectifier”) y los TRIAC (“Triode of
AlternatingCurrent”). En éste caso su puesta en conducción (paso de OFF a
ON) se debe a una señal de control externa que se aplica en uno de los
terminales del dispositivo. Por otro lado, su bloqueo (paso de ON a OFF) lo
determina el propio circuito de potencia. 3. Dispositivos totalmente
controlados: en este grupo encontramos los transistores bipolares BJT
(“Bipolar Junction Transistor”), los transistores de efecto de campo
MOSFET (“Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor”), los
transistores bipolares de puerta aislada IGBT (“InsulatedGate Bipolar

16. Transistor”) y los tiristores GTO (“GateTurn-Off Thyristor”), entre otros.
Dispositivos de Electrónica de Potencia
Un diodo semiconductor es una estructura P-N que, dentro de sus límites
de tensión y corriente, permite la circulación de corriente en un único
sentido. Caracterizados por un área mayor (para permitir mayores
corrientes) y mayor longitud (para soportar tensiones inversas más
elevadas). Diodo de Potencia
Recuperación Inversa: El paso de conducción a bloqueo no se efectúa
instantáneamente. Cuando el diodo conduce una corriente I en
polarización directa, la zona central de la unión está saturada de
portadores mayoritarios, y aunque un circuito externo fuerce la anulación
de la corriente aplicándole una tensión inversa, cuando la corriente pasa
por cero aún existe una cantidad de portadores que cambian su sentido
de movimiento y permiten la conducción de una corriente inversa durante
un tiempo, denominado tiempo de recuperación inverso (trr),
Recuperación Directa: Es otro fenómeno de retardo de menor importancia
que el anterior, cuando el diodo pasa de bloqueo a conducción,. Diodo de
Potencia
Diodo de Potencia
Diodos Schottky: Se utilizan cuando se necesita una caída de tensión
directa muy pequeña (0,3 V típicos) para circuitos con tensiones reducidas
de salida. Diodos de recuperación rápida: Son adecuados en circuitos de
frecuencia elevada en combinación con interruptores controlables, donde
se necesitan tiempos de recuperación pequeños. Diodos rectificadores o
de frecuencia de línea: La tensión en el estado de conducción (ON) de
estos diodos es la más pequeña posible, y como consecuencia tienen un
trr grande, el cual es únicamente aceptable en aplicaciones de la
frecuencia de línea. Diodo de Potencia
El tiristor engloba una familia de dispositivos semiconductores que
trabajan en conmutación, teniendo en común una estructura de cuatro
capas semiconductoras en una secuencia P-N-P-N, la cual presenta un
funcionamiento biestable (dos estados estables).La conmutación desde el
estado de bloqueo (“OFF”) al estado de conducción (“ON”) se realiza

17. normalmente por una señal de control externa. Dentro de la familia de los
tiristores podemos destacar los SCRs (tiristores unidireccionales) y TRIACs
(tiristores bidireccionales) Tiristores
El SCR está formado por cuatro capas semiconductoras, alternadamente
P-N-P-N, teniendo 3 terminales: ánodo (A) y cátodo (K), por los cuales
circula la corriente principal, y la puerta (G) que, cuando se le inyecta una
corriente, hace que se establezca una corriente en sentido ánodo-cátodo.
SCR (Rectificador Controlado de Silicio)Para que el SCR deje de conducir es
necesario que su corriente caiga por debajo del valor mínimo de
mantenimiento (IH).
Existe una analogía entre el funcionamiento del tiristor y el de una
asociación de dos transistores bipolares,SCR (Rectificador Controlado de
Silicio)
En régimen estático, dependiendo de la tensión aplicada entre ánodo y
cátodo podemos distinguir tres regiones de funcionamiento: 1. Zona de
bloqueo inverso (vAK< 0): Ésta condición corresponde al estado de no
conducción en inversa, comportándose como un diodo. 2. Zona de
bloqueo directo (vAK> 0 sin disparo): El SCR se comporta como un circuito
abierto hasta alcanzar la tensión de ruptura directa. 3. Zona de
conducción (vAK> 0 con disparo): El SCR se comporta como un interruptor
cerrado, si una vez ha ocurrido el disparo, por el dispositivo circula una
corriente superior a la de enclavamiento. Una vez en conducción, se
mantendrá en dicho estado si el valor del corriente ánodo cátodo es
superior a la corriente de mantenimiento. SCR (Rectificador Controlado de
Silicio)
A) Disparo por tensión excesivab) Disparo por impulso de puertac) Disparo
por derivada de tensiónd) Disparo por temperaturae) Disparo por luzSCR:
Activación o disparo y bloqueo.
El TRIAC (“Triode of AlternatingCurrent”) es un tiristor bidireccional de
tres terminales. Permite el paso de corriente del terminal A1 al A2 y
vivecersa, y puede ser disparado con tensiones de puerta de ambos
signos.TRIAC

18. Una de las ventajas de este dispositivo es que es muy compacto,
requiriendo únicamente un único circuito de control, dado que sólo
dispone de un terminal de puerta. Sin embargo, tal y como está fabricado,
es un dispositivo con una capacidad de control de potencia muy
reducida.En general está pensado para aplicaciones de pequeña potencia,
con tensiones que no superan los 1000V y corrientes máximas de
15A.Alvarez_LlivicuraTRIAC
El GTO es un tiristor con capacidad externa de bloqueo. La puerta permite
controlar las dos transiciones: paso de bloqueo a conducción y
viceversa.GTO (“GateTurn-Off Thyristor”)
GTO: Principio de funcionamiento
En Electrónica de Potencia, los transistores generalmente son utilizados
como interruptores. Los transistores tienen la ventaja de que son
totalmente controlados. Los tipos de transistores utilizados en los circuitos
electrónicos de potencia incluyen los transistores BJT, los MOSFET y
dispositivos híbridos, como por ejemplo, los transistores de unión bipolar
de puerta aislada (IGBT).Transistores
Más conocidos como BJTs (“Bipolar Junction Transistors”), básicamente se
trata de interruptores de potencia controlados por corriente. Transistor
Bipolar de Potencia (TBP)
En el caso de un transistor npn, los electrones son atraídos del emisor por
el potencial positivo de la base. Esta capa central es suficientemente fina
para que la mayor parte de los portadores tenga energía cinética
suficiente para atravesarla, llegando a la región de transición de J2, siendo
entonces atraídos por el potencial positivo del colector. TBP : Principio de
funcionamiento y estructura.
Corte: no se inyecta corriente a la base del transistor. Éste se comporta
como un interruptor abierto, que no permite la circulación de corriente
entre colector y emisor. Activa: se inyecta corriente a la base del
transistor, y éste soporta una determinada tensión entre colector y
emisor. La corriente de colector es proporcional a la corriente de base,
con una constante de proporcionalidad denominada ganancia del

19. transistor. Saturación: se inyecta suficiente corriente a la base para
disminuir la vCE y conseguir que el transistor se comporte como un
interruptor cuasi ideal. La tensión que soporta entre sus terminales es
muy pequeña y depende del transistor. TBP : Características estáticas
característica de transferenciaEn Electrónica de Potencia, obviamente,
interesa trabajar en la zona de corte y en la zona de saturación, dado que
en la zona activa se disipa mucha potencia y en consecuencia el
rendimiento del sistema puede llegar a ser muy pequeño.
Así como podemos decir que el transistor bipolar se controla por
corriente, los MOSFET son transistores controlados por tensión.
Existen dos tipos básicos de MOSFET, los de canal n y los de canal p.
MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field EffectTransistors)
Cuando una tensión VGS > 0 es aplicada, el potencial positivo en la puerta
repele los agujeros en la región P, dejando una carga negativa, pero sin
portadores libres. Cuando esta tensión alcanza un cierto valor umbral (VT),
electrones libres (generados principalmente por efecto térmico) presentes
en la región P son atraídos y forman un canal N dentro de la región P, por
el cual se hace posible la circulación de corriente entre D y S. MOSFET:
Principio de funcionamiento y estructura
Corte: La tensión entre la puerta y la fuente es más pequeña que una
determinada tensión umbral (VT), con lo que el dispositivo se comporta
como un interruptor abierto. Óhmica: Si la tensión entre la puerta y la
fuente (o surtidor) es suficientemente grande y la tensión entre el
drenador y la fuente es pequeña, el transistor se comporta como un
interruptor cerrado, modelado por una resistencia, denominada
RON.Saturación: Si el transistor está cerrado pero soporta una tensión
drenador-surtidor elevada, éste se comporta como una fuente de
corriente constante, controlada por la tensión entre la puerta y el surtidor.
La disipación de potencia en este caso puede ser elevada dado que el
producto tensión-corriente es alto. MOSFET: Zonas de Trabajo
MOSFET: Zonas de Trabajo En Electrónica de Potencia nos interesa que un
MOSFET trabaje en corte o en óhmica (interruptor abierto o cerrado).

20. Características
Los orígenes y los presursores de la
electrónica fueron inventados por
John Ambrose Fleming en 1904
La electrónica moderna estudia las
maquinas eléctricas tales como
motores y transformadores y todas
las cargas eléctricas industriales
El funcionamiento de este
dispositivo está basado en el
efecto Edison.
La electrónica de potencia o
electrónica industrial se puede
definir como la aplicación de la
electrónica de estado sólido para
conversión de la energía eléctrica.
Introdujeron el concepto de onda
electromagnética.
La electrónica industrial se utiliza en
controles de iluminación, sistemas
de calefacción, fuentes de
alimentación
Maxwell predijo que era posible
propagar ondas por el espacio libre
utilizando descargas eléctricas
El transistor de efecto de campo de
metal oxido semiconductor
(MOSFET), es un dispositivo
unipolar
los precursores a que la electrónica
empezara a miniaturizarse fueron
definitivamente con el transistor
Los rectificadores convierten el
voltaje de CA a CD usando diodos
Los Primeros Inventos de la
electrónica fueron simplemente
los inventos que fabricaron los
precursores de la electrónica
Convertidor cd-cd usan transistores
para regular un voltaje de salida de
CD. Esto lo logra variando el ciclo de
trabajo
Finalmente la electrónica
desarrolla en la actualidad una
gran variedad de tareas
la electrónica de potencia permite
adaptar y transformar la energía
eléctrica para distintos fines
El transistor, se empezó a utilizar a
finales de la década de 1940
El principal objetivo de esta
disciplina es el manejo y
transformación de la energía de una
forma eficiente
En 1960, se empezó a usar la
palabra microelectrónica
Conversión de potencia es el
proceso de convertir una forma de
energía en otra
Se diseñaron diferentes
dispositivos portátiles como las
calculadoras
En la actualidad esta disciplina está
cobrando cada vez más importancia
debido principalmente a la elevada
eficiencia de los convertidores
electrónicos