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3. Comutações

Sumário

Introdução

  1. Topologias a estudar
  2. Escolha do tipo de dispositivos semicondutores de potência
  3. Comutações
  4. Configurações possíveis dos estados dos semicondutores

Os estados dos interruptores (com dispositivos semicondutores de potência Kj e K¢j devem ser complementares (de acordo com o já observado anteriormente). Assim, para permitir a passagem da corrente eléctrica  ij sem curto-circuitar a fonte  U , deve verificar-se:

  • ou Kj CONDUZ e K¢j está ao CORTE
  • ou Kj está ao CORTE e K¢j CONDUZ.

Para comutar Kj em CONDUÇÃO e K¢j ao CORTE para  Kj ao CORTE e K¢j em CONDUÇÃO, devem ser considerados dois casos:

  • a corrente ij é positiva
  • a corrente ij é negativa

Passagem de Kj em CONDUÇÃO e K¢j ao CORTE para  Kj ao CORTE e K¢j em CONDUÇÃO para ij> 0

Se ij é positiva,

  • quando Kj está em CONDUÇÃO é o transistor Tj que está na zona de saturação, portanto condutor (figura 6).

    Figura 6

  • quando K¢j está em CONDUÇÃO , é o díodo D¢j, polarizado directamente pela tensão na carga, que está em condução (figura 7).

    Figura 7

A comutação de Kj CONDUTOR (TJ saturado) para K¢j CONDUTOR (D¢j polarizado directamente) é feita comandando Tj  para que passe ao estado de corte (figura 8).

Figura 8 (animação)

Quando Tj estiver ao CORTE, pode comandar-se T¢j para operar na zona de saturação, permitindo que  K¢j continue CONDUTOR mesmo que a  corrente ij deixe de ser positiva e passe a ser negativa.

Passagem de Kj CONDUTOR, e K¢j ao CORTE para Kj ao CORTE, e K¢jCONDUTOR para ij< 0.

Se ij é negativa,

  • quando Kj estiver CONDUTOR é o díodo Dj que está polarizado directamente, conduzindo a corrente ij (figure 9)

  • Figura 9

  • quando K¢j estiver CONDUTOR, então é o transistor que tem de ser comandado à saturação, sendo atravessado pela corrente  ij  (figura 10).

    Figura 10

A comutação de Kj CONDUTOR ( DJ polarizado directamente) para K¢j CONDUTOR ( T¢j saturado) é feita comandando à saturação T¢j, depois (e só depois) de ter comandado previamente Tj ao corte, para evitar a condução simultânea de Tj e T¢j, o que curto-circuitaria a fonte U (figura 11), com provável destruição dos transistores (por excesso de corrente, ou por excesso de potência dissipada, devido à saída da zona de saturação), ou mesmo destruição da própria fonte U

Figura 11 (animação)

Conclusão

Para passar de Kj CONDUTOR e K¢j ao CORTE, para Kj ao CORTE e K¢j CONDUTOR, comanda-se primeiro Tj ao corte,  e depois de um certo tempo td (tempo morto) comanda-se T¢j na saturação:

  • se ij > 0, é o comando de  Tj ao corte, que desencadeia a comutação;
  • se ij < 0, é o comando de  T¢j na saturação que desencadeia a comutação.

A comutação de Kj ao CORTE e K¢j CONDUTOR, para Kj CONDUTOR e K¢j ao corte é análoga, trocando Tj por T¢j.
O tempo morto td

  • deve ser suficiente para acomodar o transitório de bloqueio de Tj , estando na saturação;
  • mas não deve ser exageradamente longo, porque fixa o intervalo de tempo que pode existir (se ij < 0) entre o instante o instante em que se inicia o processo de comutação por bloqueio de Tj e o instante em que a comutação se completa

 

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