Electrónica de potencia
La electrónica de potencia es la aplicación de la electrónica al control y conversión de energía eléctrica.
Los primeros dispositivos electrónicos de alta potencia se fabricaron utilizando válvulas de arco de mercurio . En los sistemas modernos, la conversión se realiza con dispositivos de conmutación de semiconductores , como diodos , tiristores y transistores de potencia, como MOSFET de potencia e IGBT . A diferencia de los sistemas electrónicos relacionados con la transmisión y procesamiento de señales y datos, en la electrónica de potencia se procesan cantidades sustanciales de energía eléctrica. Un convertidor CA/CC ( rectificador ) es el dispositivo electrónico de potencia más común que se encuentra en muchos dispositivos electrónicos de consumo, por ejemplo, televisores , computadoras personales ,cargadores de batería , etc. El rango de potencia es típicamente de decenas de vatios a varios cientos de vatios. En la industria, una aplicación común es el accionamiento de velocidad variable (VSD) que se utiliza para controlar un motor de inducción . El rango de potencia de los VSD comienza desde unos pocos cientos de vatios y termina en decenas de megavatios .
La electrónica de potencia comenzó con el desarrollo del rectificador de arco de mercurio. Inventado por Peter Cooper Hewitt en 1902, se utilizó para convertir la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). A partir de la década de 1920, continuaron las investigaciones sobre la aplicación de tiratrones y válvulas de arco de mercurio controladas por red a la transmisión de energía. Uno Lamm desarrolló una válvula de mercurio con electrodos de clasificación que los hace adecuados para la transmisión de energía de corriente continua de alto voltaje . En 1933 se inventaron los rectificadores de selenio. [1]
Julius Edgar Lilienfeld propuso el concepto de un transistor de efecto de campo en 1926, pero en ese momento no era posible construir un dispositivo que funcionara. [2] En 1947, el transistor bipolar de punto de contacto fue inventado por Walter H. Brattain y John Bardeen bajo la dirección de William Shockley en Bell Labs . En 1948, la invención de Shockley del transistor de unión bipolar (BJT) mejoró la estabilidad y el rendimiento de los transistores y redujo los costos. En la década de 1950, los diodos semiconductores de mayor potencia estuvieron disponibles y comenzaron a reemplazar los tubos de vacío .. En 1956 , General Electric introdujo el rectificador controlado por silicio (SCR) , aumentando considerablemente la gama de aplicaciones de electrónica de potencia. [3] En la década de 1960, la velocidad de conmutación mejorada de los transistores de unión bipolar había permitido convertidores CC/CC de alta frecuencia.
RD Middlebrook hizo importantes contribuciones a la electrónica de potencia. En 1970, fundó Power Electronics Group en Caltech . [4] Desarrolló el método de análisis de promedio de espacio de estado y otras herramientas cruciales para el diseño moderno de electrónica de potencia. [5]
Un gran avance en la electrónica de potencia se produjo con la invención del MOSFET (transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido de metal) por parte de Mohamed Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959. Generaciones de transistores MOSFET permitieron a los diseñadores de potencia alcanzar niveles de rendimiento y densidad imposibles. con transistores bipolares. [6] Debido a las mejoras en la tecnología MOSFET (inicialmente utilizada para producir circuitos integrados ), el MOSFET de potencia estuvo disponible en la década de 1970.
