Primeira Prova de Eletrônica Industrial - Engenharia Elétrica

Primeira Prova de Eletrônica Industrial Engenharia Elétrica 1 30 Considera um diodo Schottky D1 com as seguntes características Tensão reversa máx VBR 100 V Queda de tensão direta Vdon a 25C 03 V Corrente direta máx Idrms 10 A Corrente de fuga máx Is 15 mA Corrente de recuperação reversa Ir 50 A Tempo de recuperação reversa trr 1 ns Resistência dinâmica Rd 8 mΩ Resistência térmica entre junção e encapsulamento Rjc 20CW Temperatura de junção máx Tjmax 150C Considere a conexão da figura 1 com as seguintes características V1 é uma fonte pulsada de 0 a 50 V com frequência de 10 kHz e ciclo de trabalho de 50 A carga R1 é de 10 Ω Responda a 10 Calcule as correntes média e RMS no diodo D1 quando o circuito opera com temperatura de junção de 100C Faça a correção da queda de tensão no diodo para essa temperatura Compare o Idrms fornecido pelo fabricante com o Idrms calculado Este diodo pode ser utilizado nesta aplicação b 05 Calcule a corrente RMS pela equação de Shockley para o diodo Considere a temperatura de junção 100C n2 para diodo discreto a constante de Boltzmann k138x1023 JK e a carga do elétron q 16x1019 C Saibase que IdRMS Is eVdon n VT 1 TKelvin TCelsius 273 c 10 Calcule a potência total dissipada no diodo para a condição da questão 1a d 05 Calcule a temperatura ambiente máxima que este circuito pode operar para manter a temperatura de junção em 100C Sabese que a resistência térmica da interface entre encapsulamento e o dissipador é Rdin 05CW e resistência térmica do dissipador é Rida 2CW 2 10 Considere um SCR com as seguintes características Itrmsmax 50 A e VTO 1127 V Este SCR aciona uma resistência de 155 Ω utilizada em um forno elétrico cuja tensão de alimentação é 220 V 60 Hz Determine a 05 A corrente de pico na resistência b 05 A corrente média drenada da rede elétrica para os ângulos de disparo 5 e 170 3 30 Um MOSFET canal n tipo depleção é utilizado em um circuito chaveado e está sujeito às seguintes condições VDS100 V VGS02 V fsw20 kHz e ton5 μs Este MOSFET possui as seguintes características especificadas pelo fabricante Idoss15 A Vp10 V Rdon005 Ω tf10 ns tr50 ns e para o diodo intrínseco Vf15 V Rd10 mΩ Ir50 A e trr01 μs Determine a 10 Calcule a corrente de dreno ID utilizando a equação de Shockley b 10 Em função das condições de operação da chave determine seu ciclo de trabalho e a seguir calcule as correntes média e RMS Saibase que Idmedia δ Id IdRMS δ Id c 05 Calcule dissipação de potência no MOSFET durante os intervalos de condução e de chaveamento d 05 Calcule dissipação de potência no diodo intrínseco do MOSFET durante os intervalos de condução e de chaveamento Considere Idmedia IdRMS IdRMS 4 30 Um IGBT controla a potência em uma carga resistiva operando no corte e na saturação conforme a Figura 2 Seu terminal de gate é comandado por uma fonte pulsada vgg com amplitude de 15 V frequência de 10 kHz e ciclo de trabalho de 20 As características do IGBT fornecidas pelo fabricante são Icmax20 A VCEsat18 V VGEmax18 V Responda a 15 Calcule valor da corrente de coletor Ic Desenhe a forma de onda desta corrente indicando a amplitude o período e a duração de ton O valor máximo desta corrente atende às especificações do fabricante b 15 Analisando o circuito do gate determine a tensão gateemissor VGE Desenhe a forma de onda desta tensão indicando a amplitude o período e a duração de ton O valor máximo desta tensão atende às especificações do fabricante Exercício 1 Continuação exercício 7 item a Continuação exercício 7 item C Exercício 2 a Corrente de pico na resistência Ip Vpico Vto 2220 1127 η 155 31112 1127 Ip 1999 A b Ic média Ic pico 1 cos θ 2 p cos ângulos de 5 0027 p cos ângulo de 170 0944 S T período 20 π 1 cos 0027 2 G 36 A p 170 2 π 1 cos 0944 2 954 A Exercício 3 a Corrente de dreno Id Id Is 1 Vgs² Vr Id 15 1 002² 10 15 1 0002 15 098 Id 14706 A b Id média Id rms Id média d Id 01 14706 147 A Id rms d Id 02 14706 Id rms 455 A Exercício 4 a Corrente de coletor Ic Vcc Vbc Vce sat Vcc β Ic Vce sat Vcc Vcesat βc Ic Tc Vcc Vcesat β Ic 15 18 10 Ic 1502 A Período T L F 1 20 10³ 100 µs Tens d T 02 120 10⁶ 20 µs Amplitude Corrente de pico Ic 1502 02 75 A CONTINUAÇÃO EXERCÍCIO 4