FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores

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1 FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores ELECTRÓNICA 2 Em relação às seguintes afirmações escolha a que lhe parecer mais correcta: DÍODOS DE POTÊNCIA 1-Os Díodos de potência são tanto mais rápidos quanto: Menor fôr a tensão de alimentação Menor fôr a tensão máxima repetitiva Maior fôr a corrente que o atravessa Maior a tensão máxima repetitiva 2-O valor da corrente inversa de recuperação de um Díodo é função: Da corrente directa (Id) que o atravessa antes da comutação Da temperatura da junção Do tempo trr Do gradiente de descida da corrente e do valor de Id antes da comutação 3-Os Díodos rápidos de potência são muito utilizados: Como Díodos de roda livre associados a BJTs, IGBTs e MOSFETs Em conversão AC/DC a partir da rede de 220V, 50Hz Em todos os tipos de conversores Em conversores de baixa frequência 4-Os Díodos de potência são muito utilizados: Como Díodos de roda livre associados a BJTs, IGBTs e MOSFETs Em conversão AC/DC a partir da rede 220V 50Hz Em todos os tipos de conversores Em conversores de baixa frequência 5-A corrente inversa de recuperação de um Díodo de potência: É tanto maior quanto maior diak/dt e Iak de condução directa É constante para cada valor de Iak de condução directa É sempre muito pequena Limita o Díodo em velocidade 6-A velocidade de comutação em corrente de um Díodo: É dependente do tipo de sinal de comando do mesmo Depende do circuito externo É constante desde que a temperatura não varie Dependente do trr TIRÍSTORES 1-Os Tirístores são semicondutores: Totalmente controlados Controlados no fecho Sem terminal de comando Controlados na abertura 2-A capacidade em dv/dt de um Tirístor: Depende da tensão ánodo-cátodo antes da aplicação do dv/dt Dependende do valor da resistência da porta É constante desde que a temperatura não varie É muito elevada 3-A necessidade da limitação em di/dt de um Tirístor advém: Electrónica / 2001 página-1

2 Da existência de fusíveis em série com o mesmo Da limitação da máxima corrente na carga Do facto de existir uma velocidade infinita de propagação de Iak Da velocidade finita de propagação da condução no mesmo 4-A capacidade em di/dt de um Tirístor aumenta: Com a diminuição de Igate Com o aumento de digate/dt Com o aumento de digate /dt e Igate Com a diminuição da corrente de carga 5-A protecção em di/dt de um Tirístor é feita com: Um fusível em série Uma malha RC em paralelo Uma bobine, saturável ou não, em série Uma malha de CAC tipo LRD em série 6-O circuito de comando da porta de um Tirístor: Deve ser capaz de fornecer Igt e Vgt Deve fornecer pelo menos 5Igt e Vgt Deve fornecer Igt e digt/dt=igt/td Nunca deve ser isolado 7-Um Tirístor entra em condução desde que: Esteja directamente polarizado Tenha uma tensão Vak positiva e sinal de comando na porta Esteja inversamente polarizado Tenha a junção gate cátodo em curto circuito 8-Um Tirístor sai de condução desde que: A corrente Iak se torne inferior a Ih Tenha uma tensão Vg e corrente Ig negativas A corrente Iak se anule Tenha a junção gate cátodo em curto circuito 9-O dimensionamento do dissipador associado a um Tirístor: Depende do conversor em que o mesmo está inserido Depende da potência dissipada Depende da potência dissipada e de Rθjd Depende da frequência da alimentação 10-A junção gate cátodo de um Tirístor: Deve ser sempre deixada em aberto Deve possuir em paralelo uma malha DRC Deve estar em curto circuito Deve ser contrapolarizada no corte 11-A protecção em curto circuito de um Tirístor: Deve ser feita com uma bobina de valor adequado Deve usar um fusível Só é usada em conversores AC/AC É feita com um fusível rápido 12-Os Tirístores lentos são normalmente vocacionados para: Conversão AC/AC e DC/DC até 10kW Conversão AC/DC até 1 kw Conversão AC/DC e AC/AC Todos os tipos de conversores de potência elevada Electrónica / 2001 página-2

3 13-Os Tirístores rápidos : São usados em aplicações de frequência até 1.5 khz São Tirístores controlados no fecho e abertura São Tirístores usados em conversão AC/DC com redes de 50Hz São semicondutores não comandados 14-Os Tirístores rápidos : São Tirístores com baixos valores de correntes de recuperação São Tirístores controlados no fecho e abertura São Tirístores usados em conversão AC/DC com redes de 50Hz São Tirístores com valores do tempo de recuperação de 20 a 50µs TRIACS 1-Os Triacs são semicondutores normalmente vocacionados para: Conversão AC/AC e DC/DC Conversão AC/AC Todos os tipos de conversores Conversores DC/AC 2-Os Triacs, com respeito à limitação em dv/dt: Possuem características semelhantes ao Tirístor São semelhantes aos Díodos Possuem uma limitação em dv/dt estático e outra em dv/dt dinâmico São semelhantes aos BJTs 3-Os Triacs são semicondutores: Controlados no fecho e abertura Controlados no fecho Controlados na abertura Sem controlo 4-Para a mesma potência comutável, as vantagens do uso de um Triac face a dois Tirístores, são: Económicas e térmicas Nenhumas A existência de apenas um terminal de comando e um dissipador A maior potência comutável aliada à facilidade de comando 5-A sensibilidade de um Triac ao sinal de comando: Depende do quadrante de disparo É aproximadamente constante É máxima no 4º quadrante Depende do ângulo de disparo 6-Para a mesma potência comutável as desvantagens do uso de um Triac, face a dois Tirístores, são: Económicas e térmicas Nenhumas A existência de apenas um terminal de comando e um dissipador A maior dificuldade de comando Transístores Bipolares de Potência 1-Os Transístores Bipolares de Potência (BJTs) são semicondutores: Totalmente controlados Sem terminal de controlo Controlados, em tensão, no fecho e abertura Controlados na abertura 2-Os BJTs são controlados, no fecho e na abertura, com: Electrónica / 2001 página-3

4 Injecção (Ib + ) e retirada (Ib - ) de corrente pela base Injecção (Ib + ) de corrente na base Uma tensão no terminal de base Uma tensão na porta 3-Os BJTs são dispositivos capazes de bloquear: Tensões directas (Colector-Emissor) até 100 V Tensões directas e inversas até 1000 V Correntes e tensões inversas Tensões Vce até cerca de 1200 V e Vbe até cerca de -6 V 4-O tempo de entrada em condução de um BJT: Depende do valor de Ib + Depende do valor de Ib + e dib + /dt É aproximadamente constante É igual ao tempo de armazenamento mais o tempo de subida 5-O tempo de armazenamento de um BJT: É independente do tipo de BJT É constante Depende do estado de saturação do BJT e da tensão Vceo Depende da corrente de colector 6-O controlo de abertura de um BJT: Deve ser efectuado com um valor de Ib - da ordem de Ic É feito anulando a corrente de base Deve ser feito com retirada de corrente pelo emissor Deve ser efectuado com retirada de corrente pela base 7-As perdas de um BJT: Dividem-se em perdas de condução directa e perdas de comutação São directamente proporcionais à frequência de comutação São aproximadamente constantes Servem para calcular a potência do conversor 8-O controlo de abertura de um BJT com Vceo=1000 V: Deve ser efectuado com um valor de Ib - da ordem de Ib + É feito anulando a corrente de base Deve ser feito com retirada de corrente pelo emissor Deve ser efectuado com Ib - e com controlo do dib - /dt 9-As Áreas Seguras de Funcionamento de um BJT: Não têm qualquer interesse São usadas para visualizar a comutação do BJT Dão as limitações eléctricas do BJT com o tempo como parâmetro São classificadas em directa e indirecta 10-O ganho forçado de um BJT: Serve para dimensionar o CAC de tensão Dá o valor de Ib a usar para se garantir um certo Ic É a relação Ic/Ib para um certo valor de Vcesat É sempre muito elevado 11-A relação entre o ganho forçado (Hfe) e a tensão Vcesat de um BJT: É dada por Vcesat=K 2 *Hfe ( K=constante) É uma relação de proporcionalidade directa Pode interpretar-se como: quanto menor Hfe menor Vcesat É uma relação de proporcionalidade inversa Electrónica / 2001 página-4

5 12-A relação entre o ganho forçado (Hfe) e a velocidade de comutação de um BJT: Pode interpretar-se como: quanto menor Hfe maior ts É uma relação de proporcionalidade directa Pode interpretar-se como: quanto menor Hfe menor tf É uma relação de proporcionalidade inversa 13-Em circuitos conversores com BJTs: É obrigatório usarem-se malhas de auxílio á comutação (CACs) É obrigatória a utilização de um díodo de roda livre As potências em jogo não ultrapassam 1Kw A protecção é sempre efectuada com um fusível ultra rápido 14-O uso de uma malha DAS associada ao circuito de comando de um BJT: Permite o controlo do tempo de queda de Ic Mantém Vcesat aproximadamente constante e independente de Ic Permite melhorar a entrada em condução do BJT Permite que a corrente de base se possa inverter na abertura do BJT 15-A vantagem da utilização de uma montagem Darlington de BJTs: Prende-se com as menores tensões de saturação obtidas É inexistente Prende-se com o maior ganho obtido Tem a ver com a limitação em dic/dt 16-Com um circuito de comando de abertura nas duas bases de um BJT Darlington: É necessário comutar os dois BJTs da montagem ao mesmo tempo O Transístor principal deve ser comutado apenas depois do auxiliar O Transístor auxiliar deve ser comutado apenas depois do principal É indiferente qual dos dois se comuta em primeiro lugar 17-Com um circuito de comando de abertura na base de um BJT Darlington: A velocidade de comutação é menor do que com controlo das duas bases O ts é maior mas o tf é menor em relação ao controlo das duas bases Conseguem-se tempos semelhantes aos com controlo das duas bases O controlo é mais complicado 18-O circuito de comando de fecho de um BJT Darlington: É semelhante ao de um BJT simples É mais elaborado do que o de um BJT simples Deve comandar as duas bases do dispositivo Deve utilizar um Díodo de speed-up 19-Os melhores tempos de comutação de abertura de um BJT Darlington: São obtidos se se utilizar uma malha DAS São obtidos se se utilizar corrente negativa de base (Ib - ) Dependem do CAC de tensão São obtidos usando Ib -, Díodo de speed-up e malha DAS 20-As protecções dos BJTs contra defeitos (curto circuitos e sobrecargas) são feitas: Utilizando fusíveis rápidos Apenas através da medida da corrente de colector Com medida de Ic, Vcesat ou Vbesat Com medida de Vcesat 21-Os BJTs são semicondutores naturalmente vocacionados para conversão de energia: AC/AC AC/DC e AC/AC DC/AC e DC/DC DC/AC DC/DC e AC/DC Electrónica / 2001 página-5

6 22-Os BJTs são semicondutores capazes de trabalharem: Em todos os tipos de conversores desde que a máxima frequência não ultrapasse 1Khz Em conversores DC/AC e DC/DC com frequências até 5Khz Em conversores DC/AC e DC/DC com frequências até 100Khz Em conversores DC/AC DC/DC e AC/DC com frequências até 100Khz 1-Os MOSFETs são semicondutores: Totalmente controlados Sem terminal de controlo Controlados, em tensão, no fecho e abertura Controlados na abertura MOSFETs 2-Os MOSFETs são controlados, no fecho e na abertura, com: Injecção (Ib + ) e retirada (Ib - ) de corrente pela base Injecção (Ib + ) de corrente na base Uma tensão no terminal de base Uma tensão na porta 3-Os MOSFETs são dispositivos capazes de bloquear: Tensões directas (Dreno-Fonte) até 1000 V Tensões directas e inversas até 1000 V Correntes e tensões inversas Tensões Vds até cerca de 1000 V e Vgs até cerca de 100 V 4-O tempo de entrada em condução de um MOSFET: Depende do tempo de carga de Cgs e Cgd Depende do valor de corrente de dreno Depende somente do valor de tensão de comando É igual ao tempo de armazenamento mais o tempo de subida 5-O controlo de abertura de um MOSFET: Deve ser efectuado com um valor de tensão de comando negativo É feito anulando a corrente de gate Deve ser feito com retirada de corrente pela fonte É feito obrigando a que Vgs desça abaixo de Vth 6-As perdas de um MOSFET: Dividem-se em perdas de condução directa e perdas de comutação São directamente proporcionais à frequência de comutação São aproximadamente constantes Servem para calcular a potência do conversor 7-As Áreas Seguras de Funcionamento de um MOSFET: Não têm qualquer interesse São usadas para impôr a comutação do MOSFET Dão as limitações eléctricas do MOSFET com o tempo como parâmetro São classificadas em directa e inversa 8-A relação entre a corrente de dreno, Id, e a tensão Vgs de um MOSFET: É aproximadamente dada por Vgs=K*Id (K=constante) É uma relação de proporcionalidade directa É aproximadamente dada por Vgs=K*Id (K=constante) desde que na zona linear É uma relação de proporcionalidade inversa 9-Em circuitos conversores com MOSFETs: É obrigatório usarem-se malhas de auxílio á comutação (CACs) Não pode utilizar-se o díodo do MOSFET como díodo de roda livre Electrónica / 2001 página-6

7 As potências em jogo não ultrapassam 1Kw A protecção é sempre efectuada com um fusível ultra rápido 10-Os MOSFETs são semicondutores naturalmente vocacionados para conversão de energia: AC/AC AC/DC e AC/AC DC/AC e DC/DC DC/AC DC/DC e AC/DC 11-A velocidade de comutação de um MOSFET: Só depende da velocidade a que se faz variar a tensão Vgs Depende da velocidade a que se carrega/descarrega as capacidades Cgs e Cgd Depende da tensão de comando É constante 11-Os MOSFETs são dispositivos capazes de trabalharem: Em conversores DC/DC com frequências de trabalho até 100Khz Em conversores AC/DC a 50 ou 60 Hz Em conversores DC/AC somente até 10Khz Em todos os tipos de conversores desde que a frequências máximas de 1khz 1-Os IGBTs são semicondutores: Totalmente controlados Sem terminal de controlo Controlados, em tensão, no fecho e na abertura Controlados em corrente no fecho e na abertura IGBTs 2-Os IGBTs são controlados, no fecho e na abertura, com: Injecção (Ib + ) e retirada (Ib - ) de corrente pela base Injecção (Ib + ) de corrente na base Uma tensão no terminal de base Uma tensão na porta 3-Os IGBTs são dispositivos capazes de bloquear: Tensões directas (Colector-Emissor) até 1200 V Tensões directas e inversas até 1200 V Correntes e tensões inversas Tensões Vce até cerca de 1200 V e Vge até cerca de 100 V 4-O tempo de entrada em condução de um IGBT: Depende do tempo de carga de Cge e Cgc Depende do valor de corrente de colector Depende somente do valor de tensão de comando É igual ao tempo de armazenamento mais o tempo de subida 5-O controlo de abertura de um IGBT: Deve ser efectuado com um valor de tensão de comando negativo É feito anulando a corrente de gate Deve ser feito com retirada de corrente pelo emissor É feito obrigando a que Vge desça abaixo de Vth 6-As perdas de um IGBT: Dividem-se em perdas de condução directa e perdas de comutação São directamente proporcionais à frequência de comutação São aproximadamente constantes Servem para calcular a potência do conversor que lhe está associado Electrónica / 2001 página-7

8 7-As Áreas Seguras de Funcionamento de um IGBT: Não têm qualquer interesse São usadas para impôr a comutação do IGBT Dão as limitações eléctricas do IGBT com o tempo como parâmetro São classificadas em directa e indirecta 8-Em circuitos conversores com IGBTs: É obrigatório usarem-se malhas de auxílio á comutação (CACs) Não pode utilizar-se o díodo do IGBT como díodo de roda livre As tensões e correntes em jogo podem ser da ordem de 500V 200A A protecção é sempre efectuada com um fusível ultra rápido 10-Os IGBTs são semicondutores naturalmente vocacionados para conversão de energia: AC/AC AC/DC e AC/AC DC/AC e DC/DC DC/AC DC/DC e AC/DC 11-A velocidade de comutação de um IGBT: Só depende da velocidade a que se faz variar a tensão Vge Depende da velocidade a que se carrega/descarrega as capacidades Cge e Cgc Depende da tensão de comando É constante 11-Os IGBTs são dispositivos capazes de trabalharem: Em conversores DC/DC com frequências de trabalho até 20Khz Em conversores AC/DC a 50 ou 60 Hz Em conversores DC/AC somente até 10Khz Em todos os tipos de conversores desde que a frequências máximas de 1khz 12-Nos IGBTs a relação tensão de saturação tempo associado á corrente de cauda: É uma relação de proporcionalidade directa É uma relação de proporcionalidade inversa É inexistente É uma relação não linear em que quanto maior Vcesat menor o tempo de cauda 12-Nos IGBTs o tempo associado á corrente de cauda bem como a sua amplitude: São controláveis pelo circuito de comando São uma característica construtiva Só são importantes em conversão AC/DC Aumentam com o aumento de Vcesat Electrónica / 2001 página-8