IGBT EN LOS PROCESADORES DE COMIDA

En los países occidentales es totalmente común tener ahora procesadores de comida para la preparación diaria de los platos, al contrario de los cortadores de comida, los procesadores poseen discos de hojillas intercambiables en vez de una sola que permanece fija, las mejoras son considerables, sus bowls son mas amplios y resistentes, esto mejora su rendimiento y reduce el tiempo de preparación, marcas como Cuisineart, KitchenAid, HamiltonBeach, entre otras son las que fabrican estos implementos.

Los módulos IGBT son empleados en los circuitos de los procesadores, El potenciador de entrada AC se rectifica primero por un puente de diodos para crear un con un condensador dc. El motor de corriente continua de imán permanece en su lugar siendo utilizado en el procesador de alimentos, es entonces impulsado por un hélice controlado por el IGBT. La alta impedancia de entrada del IGBT permite su control con un microprocesador que puede ser programado para realizar diversas funciones. Esto crea un diseño compacto y de bajo coste adecuado para el mercado de consumo. Los electrodomésticos fueron los primeros en adoptar la tecnología IGBT, ya que mejora la simplicidad y flexibilidad de diseño, mientras que deriva en más funcionalidad.

MODULOS IGBT EN VEHICULOS HIBRIDOS

Los vehículos híbridos son el futuro, esto ha sido ampliamente probado en la presente década, y es que hace 20 años el MOSFET era el elemento que prevalecía para poder dar poder a  todas estas maquinarias, su valor lo hacia atractivo, pero con el mejoramiento cada día de la industria automotriz el MOSFET ha caído cada vez mas y mas en desuso, para mejorar el rendimiento de estos vehículos se han podido diseñar módulos IGBT especialmente para ellos, el MOSFET por el contrario tenia una serie de sistemas como cargadores de batería, bombas y ventiladores que podrían ser catalogados como carga “pesada”, mientras el IGBT solo necesitaba de su modulo.

La principal razón para este cambio de sistema ha sido que el IGBT es simplemente mas eficiente que el MOSFET en varias áreas como; el cambio y flujo rápido de energía, el cambio de funciones y bloqueo de energía, evitar el recalentamiento del vehículo en general, esto hace al IGBT mucho mas eficiente que el MOSFET.

Hay algunas aplicaciones básicas que  están establecidas para estos vehículos, cada una de estas necesita  suiches conductores capaces de resistir muchos voltios de potencia, en algunos casos, conduciendo muchos amperios también, la aplicación del conductor que es la que suele manejar mayoritariamente el modulo IGBT, Usando cargadores de DC- DC El MOSFET SJ ha sido la elección predilecta porque suele funcionar a la perfeccion, dependiendo, en un rango de 70-150 kHz, EL IGBT esta incapacitado para trabajar con estas frecuencias tan altas, sin embargo, su sencillez a la hora de emplearlo se ve coartada por todas las limitaciones que el MOSFET SJ posee, creando así una necesidad para nuevas alternativas que se ve aventajada por el IGBT.

ESTRUCTURA DEL MODULO IGBT

La estructura del IGBT es similar al un MOSFET de canal n, una porción de la estructura es la combinación de regiones n+ , p y n- que forman el MOSFET entre el source S y el gate G con la región de flujo n- que es el drain D del MOSFET. Otra parte es la combinación de 3 capas p+ n- p, que crea un transistor de unión bipolar entre el drain D y el source. La región p actúa como colector C, la región n- actúa como la base B y la región p+ actúa como el emisor E de un transistor pnp. Entre el drain y el source existen 4 capas p+n-pn+ que forman un tiristor. Este tiristor es parásito y su efecto es minimizado por el fabricante del IGBT.

Consideremos que el IGBT se encuentra bloqueado inicialmente. Esto significa que no existe ningún voltaje aplicado al gate. Si un voltaje VGS es aplicado al gate, el IGBT enciende inmediatamente, la corriente ID es conducida y el voltaje VDS se va desde el valor de bloqueo hasta cero. LA corriente ID persiste para el tiempo tON en el que la señal en el gate es aplicada. Para encender el IGBT, la terminal drain D debe ser polarizada positivamente con respecto a la terminal S. LA señal de encendido es un voltaje positivo VG que es aplicado al gate G. Este voltaje, si es aplicado como un pulso de magnitud aproximada de 15, puede causar que el tiempo de encendido sea menor a 1 s, después de lo cual la corriente de drain iD es igual a la corriente de carga IL (asumida como constante). Una vez encendido, el dispositivo se mantiene así por una señal de voltaje en el gate. Sin embargo, en virtud del control de voltaje la disipación de potencia en el gate es muy baja.

EL IGBT se apaga simplemente removiendo la señal de voltaje VG de la terminal gate. La transición del estado de conducción al estado de bloqueo puede tomar apenas 2 s, por lo que la frecuencia de conmutación puede estar en el rango de los 50 kHz.

EL IGBT requiere un valor límite VGS(TH) para el estado de cambio de encendido a apagado y viceversa. Este es usualmente de 4 V. Arriba de este valor el voltaje VDS cae a un valor bajo cercano a los 2 V. Como el voltaje de estado de encendido se mantiene bajo, el gate debe tener un voltaje arriba de 15 V, y la corriente iD se autolimita.

El IGBT se aplica en controles de motores eléctricos tanto de corriente directa como de corriente alterna, manejados a niveles de potencia que exceden los 50 kW.

Breve Historia del Modulo IGBT

A lo largo de la historia de la humanidad siempre hemos buscado mejorar nuestra calidad de vida mediante instrumentos que faciliten nuestras tareas y mientras menos engorrosas y aparatosas sean nuestras invenciones pues muchísimo mejor, el IGBT es además de ser compacto algo de sencilla ampliación, a continuación te damos una breve historia del IGBT;

El primer intento en este componente es su realización en componentes discretos con un transistor con bajo campo de energía efecto comandante transistor bipolar de potencia. El objetivo es simplificar los circuitos de control de aplicaciones de conmutación de los transistores de potencia inherentes, de gran complejidad en los años 1970-1980.

Tecnología IGBT ha sido patentado en los Estados Unidos el 14 de diciembre de 1982 por Hans W. Beck y Carl F. Wheatley, Jr., bajo el nombre de MOSFET de potencia con una región del ánodo. Esta es una tecnología reciente, que sucede a los tiristores, transistores Darlington y GTO.

La primera generación de IGBT tuvo importantes problemas de bloqueo que han sido fijados en 2 generación aparecieron a principios del 1990. El final del siglo XX fue testigo de tres nuevas generaciones IGBT, lo que aumentó el rendimiento de corrientes y tensiones importantes.

Las características de la IGBT hacen en la década de 2000 fue ampliamente impuso en todas las áreas de la electrónica de potencia contra otros tipos de componentes para rangos de voltaje, y perfora a voltajes más altos frente a la GTO, así como las tensiones que enfrenta el MOSFET inferior, aunque es más lentoreve Historia del IGBT.

IGBT with Train Traction - Spanish

La tracción de trenes moderna utiliza módulos de alta velocidad de cambio IGBT en sus circuitos principales, la velocidad, los cambios de alta velocidad reducen los ruidos electromagnéticos generados por el motor principal y  mejora la eficiencia en la conversión de la energía, por el sistema de energía convertible invertida, el control de vectores es empleado para controlar el torque, los componentes actuales  de la energía son separados para proyectarlos de manera uniforme y equitativa cuando son transferidas mediante inducción al motor, el vector asegura  un control del torque de alta velocidad que esta aplicado, también este sistema es usado para mejorar la fuerza de adhesión , el mantenimiento de estas partes puede ser facilitado remplazando las partes neumáticas y mecánicas con contactos eléctricos en cada una de las unidades y cambiando el sistema operativo neumático por uno electromagnético.

Los numerosos avances de los módulos de poder IGBT y su constante mejoramiento para proveer alto voltaje y constante flujo de energía los hacen una opción interesante para aplicaciones de tracción, estas aplicaciones implican altos requerimientos de reliabilidad. Un requerimiento importante es el de poseer la habilidad para mantener los ciclos  de poder que causa la energía eléctrica, esta causa cambios de temperatura  que pueden resultar en fallas graves si no se tienen los requerimientos adecuados, para saber si se poseen estos, podemos emplear un análisis rápido mediante un análisis mecánico, que no es nada del otro mundo y suele ser efectuado en un corto periodo de tiempo sin tener ninguna repercusión en los equipos.

IGBT con Vehículos Híbridos y Eléctricos

La industria automotriz es la mas grande en el mundo, creciendo rápidamente y siendo tan diversa incluye un amplio espectro de clientes y usuarios con distintas preferencias por diseño, comodidad y tecnología. Es muy reconocido  el poder que la gasolina influye sobre estos vehículos pero desde que los problemas ambientales han tomado carta en el asunto y que cada vez el planeta se encuentra mas sobrepoblado, se han buscado soluciones y alternativas  ante estas problemáticas, las metas globales de reducir los vehículos que usen la gasolina como combustible han dado como resultado la creación de vehículos híbridos y eléctricos que traen consigo significantes desafíos  tecnológicos.

Todos estos nuevos vehículos híbridos o eléctricos que han sido introducidos al mercado tienen en común que son motores manejados mediante módulos IGBT, que juega un papel primordial a la hora de movilizar el vehículo o guardar la energía del mismo, el IGBT usado a una frecuencia muy alta y sobre un poder mayor optimiza el uso de estos autos, podría hacerlo vulnerable a  problemas termales pero esto es justamente lo que optimiza al IGBT a la hora de su rendimiento.

Después de todo podemos decir que los módulos IGBT han sido usados para el avance de estos carros, ya que manejan la electricidad con la cual ellos funcionan, sin estos módulos, la creación de los mismos quizá hubiese sido impensable.