Electrónica de Potencia Flashcards

1
Q

Partes de un sistema electrónico

A

Está formado por un sistema de control y un sistema de potencia

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Q

Partes de un sistema de control

A

Está formado por dispositivos electrónicos discretos, circuitos integrados y circuitos programables (CPU)

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3
Q

Partes de un sistema de potencia

A

Está formado por semiconductores de estado sólido que actúan como interruptores, proporcionando a la carga potencia eléctrica en determinados momentos

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4
Q

Característica común de los semiconductores de potencia

A

Deben actuar como interruptores estáticos que conduzcan o no según las necesidades de la carga.

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5
Q

Comportamiento ideal de los componentes electrónicos de potencia

A

Que sólo funcionen en posición de corte (como interruptor abierto) o en posición de saturación (como interruptor cerrado)

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6
Q

Posición de corte

A

Como interruptor abierto

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7
Q

Posición de saturación

A

Como interruptor cerrado

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8
Q

¿Qué hace que los componentes electrónicos no tengan un funcionamiento como el de un interruptor ideal?

A

Al existir una serie de corrientes inversas yuna serie de pequeñas caídas de tensión

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9
Q

Conmutación

A

Es una de las principales características de los semiconductores de potencia

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10
Q

Conmutación forzada, tipos

A

Puede darse por la red o por la carga

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11
Q

Conmutación forzada por la red

A

La tensión se toma de la red de alimentación

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12
Q

Conmutación forzada por la carga

A

Cuando la tensión para la conmutación se toma de la propia carga

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13
Q

Conmutación propia

A

Cuando la tensión para la conmutación se obtiene del propio rectificador, generalmente mediante la descarga de condensadores

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14
Q

Para conmutar de conducción a bloqueo

A

Puede ser conmutación forzada o conmutación propia.

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15
Q

Para conmutar de bloqueo a conducción

A

Esta conmutación siempre se realiza por medio de circuitos externos y controlados por un dispositivo de control.

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16
Q

Tipos de semiconductores de potencia más comunes

A
Diodo
Tiristor
GTO
Triac
Transistor BJT
Transistor MOSFET
IGBT
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17
Q

¿Qué es un semiconductor?

A

Es un material que normalmente es aislante, pero que en determinadas ocasiones se comporta como conductor

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18
Q

Materiales semiconductores más comunes

A

Silicio y Germanio

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19
Q

¿Que es lo que se conoce coloquialmente como “dopar al semiconductor”?

A

Añadir pequeñas cantidades de otros materiales a los semiconductores

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20
Q

Tipos de semiconductores según material añadido

A

Tipo N: aquellos que ceden electrones. Se consiguen añadiendo Fósforo o Antimonio.

Tipo P: aquellos que captan electrones. Se consiguen añadiendo Boro o Indio.

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21
Q

¿Qué es la zona de deplexión?

A

Es la barrera que en la zona de unión de dos semiconductores de distinto tipo los separa

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22
Q

Tipos de unión en la zona de deplexión

A

Polarización directa

Polarización inversa

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23
Q

Polarización directa

A

Circula la corriente (carga negativa va a donde la carga positiva). Al ir la pila con el negativo al negativo del semiconductor y el positivo al positivo, hay circulación.

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24
Q

Polarización inversa

A

No circula la corriente. Al ir la pila con el negativo al positivo del semiconductor y viceversa, no circula.

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25
Q

¿Qué es un diodo?

A

Es un dispositivo electrónico hecho de material

semiconductor, que permite el paso de la corriente eléctrica en un sentido, pero en el sentido contrario no.

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26
Q

¿Cómo se fabrica un diodo?

A
Con la unión de dos semiconductores, uno
dopado positivamente (P) y otro negativamente (N). Además, el diodo posee dos terminales, el positivo llamado ánodo y el negativo llamado cátodo.
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27
Q

¿Qué es la polarización directa de un diodo?

A

Cuando se conecta su ánodo con su cátodo y la corriente pasa de A a C, como un interruptor cerrado.

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28
Q

¿Qué es la polarización inversa de un diodo?

A

Cuando el ánodo está a un potencial más bajo que el

cátodo, comportándose así como un interruptor abierto.

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29
Q

¿Qué es un tiristor?

A

Es un dispositivo electrónico hecho de material

semiconductor, que permite el paso de la corriente eléctrica en un sentido, pero en el sentido contrario no.

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30
Q

Partes de un tiristor

A

Está formado por tres uniones de semiconductor PN y tiene tres terminales (ánodo, cátodo y puerta)

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31
Q

¿Condiciones para que un tiristor conduzca?

A

Que el tiristor se encuentre en polarización
directa y en este estado se aplique un pulso de señal positiva al terminal de puerta (G).
Si un tiristor está funcionando como un interruptor
cerrado, en el momento en el que el potencial sea menor en ánodo que en cátodo, pase a funcionar como un interruptor abierto.

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32
Q

¿Cómo se disminuye el potencial del ánodo respecto del cátodo?

A

Mediante técnicas avanzadas de conmutación (conmutación forzada) aunque normalmente en cuanto el v(A) < v(C), el tiristor pasa a funcionar como un circuito abierto.

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33
Q

¿Cuál es la principal aplicación de los tiristores?

A

Controlar la potencia en corriente alterna.

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34
Q

¿Cómo controla un tiristor la potencia?

A

Sólo puede controlar el semiciclo positivo de la señal, quedando el negativo bloqueado, es decir, sólo tiene control sobre la potencia entregada a la carga con un ángulo de fase entre 0° y 180°.

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35
Q

¿Qué es el ángulo de disparo o de bloqueo?

A

El ángulo de la señal en el que se aplica el pulso al terminal puerta (G) de un tiristor.

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36
Q

¿Qué ocurre una vez se produce el ángulo de disparo en el tiristor?

A

Comienza a conducir hasta que la corriente, por su naturaleza alterna se vuelve cero.

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37
Q

¿Qué es el tiempo de conducción y cómo se representa?

A

Es el tiempo en el que el tiristor está conduciendo desde el ángulo de disparo (θ) hasta la extinción del semiciclo. Se representa por el ángulo de conducción (α).

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38
Q

¿Cómo se calcula el ángulo de conducción?

A

α = 180° - θ

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39
Q

¿Qué es un GTO?

A

Es un tipo de tiristor que puede ser disparado y bloqueado por el mismo terminal de puerta (G).

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40
Q

En cuanto a la conmutación, ¿en qué se diferencia un GTO de un tiristor?

A

Se puede bloquear antes de llegar a los 180° (al semiciclo negativo), aplicando un pulso negativo al mismo terminal de puerta (G), es decir, que un dispositivo GTO puede ser activado y desactivado cuando se quiera, siempre dentro del semiciclo positivo de la onda.

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41
Q

¿Qué es el TRIAC?

A

Se puede considerar como un circuito compuesto por dos tiristores conectados en antiparalelo que comparten la misma puerta (G), de tal manera que el conjunto visto como un único componente, es capaz de conducir tanto durante el semiciclo positivo como en el semiciclo negativo, siempre y cuando se produzca el pulso adecuado a la puerta (G).

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42
Q

¿Cómo se compone un TRIAC?

A

Posee dos terminales denominados M1 y M2 (que hacen de ánodo y cátodo), y un terminal de puerta (G).

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43
Q

¿Cómo funciona un TRIAC?

A

Es el mismo que el del GTO, pero sin la limitación del

semiciclo negativo.

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44
Q

¿Para qué tipo de control se ha diseñado un TRIAC?

A

Para controlar la potencia que se puede entregar a una carga en corriente alterna.

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45
Q

¿Qué importancia tiene el TRIAC?

A

Es el principal componente dentro de los relés de estado sólido y de los reguladores de potencia.

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46
Q

¿Qué es el transistor BJT?

A

Es una evolución de la unión PN que forma el diodo, a la que se le ha añadido otra parte más de tipo P o de tipo N. De esta forma podemos tener transistores tipo NPN o transistores tipo PNP.

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47
Q

¿Cuáles son las partes de un BJT?

A

3 terminales externos: el colector, la base y el emisor.

48
Q

¿Cuál es la función principal de un BJT?

A

Es un dispositivo capaz de regular una corriente elevada que circula de colector a emisor a través de
una pequeña corriente de control aplicada en la base.

49
Q

Tres modos de funcionamiento de un transistor

A

Modo corte, modo activa y modo saturación.

50
Q

Modo corte

A

Cuando no llega intensidad de corriente a la base (Ib), con lo que no se permite el paso de Ic a Ie.

51
Q

Modo activa

A

Cuando la intensidad de corriente que llega a la base (Ib) es mayor que cero pero no es la máxima, estando la intensidad de Ic a Ie controlada por Ib tal que
Ie= Ib + Ic

52
Q

Modo saturación

A

La intensidad a la base es tan grande que hace que toda la Ic pase a Ie, quedando Ib despreciable tal que:
Ie ~= Ic

53
Q

¿Cómo funciona el transistor en la zona activa?

A

Funciona como un amplificador, es decir, si al transistor entra una pequeña señal de corriente alterna, a la salida proporciona una señal de igual forma que la señal de entrada pero de mayor amplitud y con una componente continua.

54
Q

¿Qué aplicación tiene el uso de los transistores en la zona activa?

A

Al ser amplificadores, se utiliza mucho en electrónica básica, en telecomunicaciones o el sonido.

55
Q

¿Qué zonas de funcionamiento de un transistor interesan en los sistemas de potencia? ¿Por qué?

A

Zona de corte y zona de saturación, ya que estos modos de funcionamiento hacen que el transistor funcione como un dispositivo de conmutación.

56
Q

Transistor, zona de corte, ¿a qué equivale en comportamiento ideal?

A

A un interruptor en posición de corte, es decir, interruptor abierto

57
Q

Transistor, zona de saturación, ¿a qué equivale en comportamiento ideal?

A

A un interruptor en posición de saturación, es decir, interruptor cerrado

58
Q

Si en la base del transistor, la intensidad aplicada es cero, ¿en qué posición está el transistor?

A

En zona de corte, es decir, como un circuito o interruptor abierto

59
Q

Si en la base del transistor, la intensidad aplicada es máxima, ¿en qué posición está el transistor?

A

En zona de saturación, es decir, como un circuito o interruptor cerrado

60
Q

¿Cuál es el principal problema que presentan los transistores BJT?

A

Que la corriente de control de base (IB) tiene que ser bastante elevada.

61
Q

¿Qué es el transistor MOSFET?

A

Es un transistor que está montado sobre un sustrato (que puede ser de tipo P o N) y sobre dicho sustrato se monta una placa de metal que, apoyada sobre un óxido metálico, une dos semiconductores muy dopados, del tipo contrario al sustrato.

62
Q

¿Qué 3 terminales tiene el transistor MOSFET?

A

Drenador (D), surtidor (S), y puerta (G).

63
Q

¿En qué se diferencia del transistor bipolar o BJT?

A

En que se activa aplicando una determinada tensión en el terminal puerta (G). Cuando se aplica esta tensión en el terminal puerta (G), aparece un tránsito de electrones desde el drenador al surtidos. Así pues, controlando la tensión en el terminal puerta (G) permitimos o no el paso de corriente eléctrica entre
drenador (D) y surtidos (S). Consiguiendo así que el transistor MOSFET actúe como un interruptor.

64
Q

Tipos de transistores MOSFET

A

Los de enriquecimiento y los de empobrecimiento.

65
Q

¿Cuál es el tipo de transistores MOSFET más empleado en sistemas de potencia?

A

Son los transistores MOSFET de enriquecimiento o acumulación.

66
Q

Modos de funcionamiento del transistor MOSFET

A

Modo corte.
Modo saturación (o estrechamiento).
Región lineal.

67
Q

Modo corte del transistor MOSFET

A

El transistor se comporta como un circuito abierto.

Para ello, la tensión entre puerta y surtidor sea mucho menor que la tensión umbral. (VGS<

68
Q

Modo saturación (o estrechamiento) del transistor MOSFET

A

El transistor se comporta como un circuito cerrado.
Para ello, debe cumplirse que la tensión entre
drenador y surtidor sea menor o igual que la tensión entre puerta y surtidor menos la tensión umbral. (VDS &laquo_space;VGS - VT).

69
Q

Región lineal del transistor MOSFET

A

En este modo el transistor se comporta como un
circuito cerrado, pero es justo el momento en el que empieza a pasar corriente del surtidos al drenador, es decir, se está formando el canal.
Para ello, la tensión entre drenador y surtidor sea igual que la tensión entre puerta y surtidor menos la tensión umbral. (VDS =VGS VT).

70
Q

¿Qué es el transistor IGBT?

A
El IGBT (Transistor Bipolar de Puerta Aislada), es un dispositivo semiconductor cuya principal aplicación es la de interruptor controlado en los circuitos electrónicos de potencia.
Es físicamente una mezcla del BJT y el MOSFET, uniendo a la base del BJT el terminal drenador de un MOSFET y uniendo al terminal emisor del BJT el terminal surtidor del mismo MOSFET.
71
Q

¿Cuáles son los 3 terminales de un IGBT?

A

El terminal puerta (G), el terminal colector (C) y el terminal emisor (E).

72
Q

¿Cuál es un uso común de los transistores IGBT?

A

Suele ser utilizado como interruptor en los circuitos electrónicos de potencia.

73
Q

Funcionamiento de conmutación de un IGBT

A

Los estados de un IGBT que nos interesan son el corte y la saturación.
Para pasar de corte a saturación bastará con aplicar una tensión positiva con respecto al terminal emisor (E) en el terminal puerta (G).
Para pasar de saturación a corte, hacer que la tensión en el terminal puerta (G) sea cero.

74
Q

Nombra los circuitos electrónicos de potencia

A
  • Reguladores de potencia de corriente alterna
  • Rectificadores
  • Reguladores de tensión de corriente continua (convertidores CC/CC)
  • Onduladores (convertidores CC/CA)
75
Q

¿Qué son los reguladores de potencia de corriente alterna?

A

Son circuitos que permiten entregar a una carga una parte de la señal alterna de entrada.

76
Q

¿Por qué partes están compuestos los reguladores de CA?

A

Normalmente están compuestos por tiristores conectados en antiparalelo o por triacs. Pueden ser monofásicos o trifásicos.

77
Q

¿Cuál es el uso más común de los reguladores de CA?

A

Su uso más habitual es el control de cargas resistivas, el arranque de motores, o el control de iluminación.

78
Q

¿Qué son los rectificadores?

A

Los rectificadores son circuitos que permiten obtener una señal continua de una señal alterna original.

79
Q

¿Componente principal de los rectificadores?

A

Su componente principal es el diodo, aunque también veremos rectificadores más complejos montados a partir de tiristores, GTOs o triacs.

80
Q

¿Por qué partes están compuestos los rectificadores?

A

Generalmente los rectificadores constan de:

  • Transformador de alimentación
  • Conjunto rectificador (formado por dispositivos semiconductores)
  • Filtros
  • Circuitos de protección y maniobra
81
Q

¿Para qué sirve el transformador de alimentación de un rectificador?

A

Permite obtener a partir de una tensión de entrada determinada la tensión de salida deseada

82
Q

¿Cómo está formado el conjunto rectificador de un rectificador?

A

Está formado por dispositivos semiconductores

83
Q

¿Cómo están formados los filtros de un rectificador?

A

Normalmente formados por condensadores y
resistencias, gracias a la capacidad de almacenar y soltar carga del condensador, se consigue suavizar el factor de ondulación o rizado de la señal rectificada

84
Q

¿Para qué sirven los circuitos de protección y maniobra de un rectificador?

A

Están destinados a proteger a los semiconductores que forman el rectificador de elevadas temperaturas y de de intensidades y corrientes inversas elevadas.)

85
Q

¿Cómo se clasifican los distintos tipos de rectificadores?

A

Los rectificadores pueden ser:

  • Controlados o no controlados
  • Monofásicos o polifásicos
  • De media onda o de onda completa
86
Q

¿Cómo funcionan los rectificadores controlados?

A

Los rectificadores controlados suministran una tensión continua de valor graduable. Esta tensión puede ser tanto positiva como negativa.

87
Q

¿Cómo están formados los rectificadores controlados?

A

Estos rectificadores están formados básicamente por tiristores.

88
Q

¿Cómo funcionan los rectificadores no controlados?

A

Los rectificadores no controlados proporcionan a su salida una tensión continua de valor fijo.

89
Q

¿Cómo están formados los rectificadores no controlados?

A

Están formados básicamente por diodos, por ello, su tensión únicamente puede ser positiva,

90
Q

¿Qué son los rectificadores monofásicos?

A

Los rectificadores monofásicos son aquellos que utilizan señales de entrada monofásicas.

91
Q

¿Qué son los rectificadores polifásicos?

A

Los rectificadores polifásicos son aquellos que utilizan señales de entrada polifásicas (la señal polifásica más usual es la trifásica).

92
Q

¿Qué son los rectificadores de media onda?

A

Los rectificadores de media onda son aquellos que por cada periodo de señal de entrada en la salida obtenemos un único semiciclo (ya sea positivo o negativo).

93
Q

¿Qué son los rectificadores de onda completa?

A

Los rectificadores de onda completa son aquellos que por cada periodo de señal de entrada en la salida obtenemos dos semiciclos positivos o negativos.

94
Q

¿Cuántos tipos de rectificadores hay?

A

El número de combinaciones posibles entre todos los mencionados anteriormente

95
Q

¿Qué son los reguladores de tensión de corriente continua (convertidores CC/CC)?

A

Un regulador de tensión continua es un circuito que transforma una señal de tensión continua constante en otra señal de tensión continua variable, pudiendo variar también los niveles de tensión de salida con
respecto a los de entrada. También se les denomina troceadores o recortadores (chopper en inglés).

96
Q

¿Qué tipos de convertidores CC/CC podemos encontrar?

A

Los reguladores de tensión continua pueden ser lineales o conmutados.

97
Q

¿Qué son los reguladores de tensión continua conmutados?

A

Son aquellos que utilizan un dispositivo de conmutación para regular la potencia que se entregará a la carga

98
Q

¿Qué tipos de reguladores de tensión continua podemos encontrar?

A

Los hay:
Elevadores
Reductores

99
Q

¿Qué función tienen los reguladores de tensión continua conmutados elevadores?

A

En ellos la tensión a la salida del regulador es mayor que en la entrada

100
Q

¿Qué función tienen los reguladores de tensión continua conmutados reductores?

A

En ellos la tensión a la salida del regulador es menor que en la entrada

101
Q

¿Cómo se clasifican los reguladores de tensión?

A
Dependiendo del cuadrante en el/los que trabaje:
Primer cuadrante
Segundo cuadrante
Tercer cuadrante
Cuarto cuadrante
102
Q

¿En qué consiste el primer cuadrante de un regulador de tensión?

A

Cuando la tensión y la corriente son

positivas hacia la carga

103
Q

¿En qué consiste el segundo cuadrante de un regulador de tensión?

A

Cuando la tensión es positiva pero la intensidad de corriente por la carga es negativa

104
Q

¿En qué consiste el tercer cuadrante de un regulador de tensión?

A

Cuando la tensión y la corriente son negativas hacia la carga.

105
Q

¿En qué consiste el cuarto cuadrante de un regulador de tensión?

A

Cuando la tensión es negativa pero la intensidad de corriente por la carga es positiva

106
Q

Según las combinaciones de que cuadrantes esté formado un regulador de tensión, ¿Cómo los podemos clasificar?

A
Reguladores de tensión de corriente continua de:
Clase A
Clase B
Clase C
Clase D
Clase E
107
Q

¿Cómo funcionan los reguladores de tensión de CC de clase A?

A

Este tipo de regulador de tensión de corriente

continua, trabaja en el primer cuadrante, y no permite cambiar el sentido de la corriente ni el de la tensión.

108
Q

¿Cómo funcionan los reguladores de tensión de CC de clase B?

A

Este tipo de regulador de tensión de corriente continua, trabaja en el segundo cuadrante, y no permite cambiar el sentido de la corriente, que va de la carga hacia la fuente de alimentación, ni el de la tensión.

109
Q

¿Cómo funcionan los reguladores de tensión de CC de clase C?

A

Este tipo de regulador de tensión de corriente continua, puede trabajar tanto en el primer como en el segundo cuadrante. La tensión siempre es positiva, pero puede variar el sentido de la corriente en la carga.

110
Q

¿Cómo funcionan los reguladores de tensión de CC de clase D?

A

Este tipo de regulador de tensión de corriente continua, puede trabajar tanto en el primer como en el cuarto cuadrante, donde la intensidad siempre circula en el mismo sentido, mientras que la tensión puede cambiar de polaridad, haciendo que este regulador de tensión de corriente continua de clase D pueda funcionar como convertidor regenerativo.

111
Q

¿Cómo funcionan los reguladores de tensión de CC de clase E?

A

Este tipo de regulador de tensión de corriente continua, puede trabajar en los cuatro cuadrantes, permitiendo que la carga trabaje tanto como receptor como transmisor.

112
Q

¿Qué es un Ondulador (convertidor CC/CA)?

A

Un ondulador es un circuito que transforma una señal de tensión continua constante en otra señal de tensión alterna, que no tiene por qué ser senoidal, puede ser cuadrada, triangular, etc.

113
Q

¿De qué depende en la elección de un dispositivo u otro a la hora de elegir elementos de circuitos de potencia (GTO, BJT, MOSFET, IGBT) para montar dispositivos onduladores?

A

Va a depender de las características de la carga, de la frecuencia y de la potencia a la que se trabaje.

114
Q

¿Cuál es la única restricción a la hora de montar dispositivos onduladores mediante elementos de circuitos de potencia?

A

La única restricción es que estos componentes deben poder ser desconectados por el mismo terminal de activación.

115
Q

¿Cuáles son los onduladores más comunes y utilizados?

A

Ondulador en puente monofásico

Ondulador en puente trifásico