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MOSFETs con diodo de cuerpo rápido

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Tarjetas de evaluación y referencia para los MOSFETs con diodo

Con el fin de desarrollar una fuente de alimentación de modo conmutado, recomendamos adquirir experiencia con el uso de una tarjeta de evaluación o referencia.

Se pueden emplear para testar los MOSFETs con diodo rápido y valorar sus ventajas. También se encuentran disponibles para topologías LLC en diferentes versiones a través de Rutronik.

La tarjeta de evaluación STEVAL-ISA132V1 puede suministrar una salida continua de 170 W (VIN = de 190 a 264 V/AC, VOUT = 24 V) y un pico de salida de más de 300 W durante un tiempo limitado. Su arquitectura se basa en un convertidor resonante LLC monofásico sin PFC y el controlador resonante L6699. Incorpora algunas funciones innovadoras como ajuste automático, tiempo muerto adaptable, protección anticapacitiva del modo operativo y un proceso “Safe-Start” propio que impide la conmutación dura en el arranque.

La tarjeta de evaluación EVLSTNRG-170W abre la posibilidad de ganar experiencia usando un control digital de la fase PFC y un convertidor LLC basado en el controlador digital STNRG388A. En este caso, la fase PFC upstream opera en el denominado modo “Enhanced Constant ON Time” (límite DCM-CCM) y el convertidor LLC lo hace en modo “timeshift-controlled” (TSC). La tarjeta ha sido diseñada para una salida continua de hasta 170 W. La aplicación soporta múltiples tensiones de salida: 24 V (6 A) para la aplicación principal, 12 V (2 A), por ejemplo, para un controlador y 5 V (2 A) para una operación en stand-by (always-on).

Otra tarjeta interesante para salidas más bajas es la EVLCMB1-90WADP. Se trata de un convertidor de 19 V / 90 W que está especialmente fabricado para la especificación típica de un adaptador AC/DC para ordenadores laptops y notebooks. Naturalmente, la tarjeta también puede servir como base para otras aplicaciones donde la tensión de salida se ajusta de acuerdo con el diseño objetivo. Ofrece un amplio rango de entrada de red de alimentación (de 90 a 264 V/AC con una frecuencia de 45 a 65 Hz) y un mínimo consumo con carga baja. Una vez más, su arquitectura se basa en un enfoque de dos fases: un prerregulador PFC de modo transición y un convertidor resonante de medio puente LLC downstream. Ambos controladores, para la fase PFC y para el convertidor LLC, se integran en el STCMB1 Combo IC.

Background de los FREDFET

Los FREDFET (Fast Recovery Epitaxial Diode Fet – FET de diodo epitaxial de recuperación rápida) son MOSFETs con diodo rápido.

Siemens los introdujo a finales de los años ochenta como una alternativa a los MOSFET estándares para topologías de puente de conmutación dura (half bridge, full bridge y 3-phase bridge) y, especialmente, para convertidores de frecuencia. Los MOSFET de alta tensión comunes son poco adecuados para los circuitos de puente al operar con frecuencias de conmutación superiores, ya que sus diodos tienen unos periodos de demora de inhabilitación relativamente largos. La conmutación rápida genera elevadas corrientes inversas, que causan muchas pérdidas, particularmente en el interruptor mecánico opuesto. A esto se suman las elevadas tensiones de interferencia, que se deben volver a reducir con la ayuda de un filtro adicional.

Mientras tanto, los IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor – transistor bipolar de puerta aislada) han eclipsado a los FREDFET en convertidores de frecuencia, controladores de motor y dispositivos similares al aportar una mejor opción en términos de precio y detalles técnicos. A pesar de esto, los FREDFET continúan desempeñando un papel protagonista en las topologías de fuente de alimentación de modo conmutado. Una de ellas, que resulta cada vez más popular, es el “convertidor LLC”. De manera ideal, los convertidores operan en el modo resonante, que también es conocido como “conmutación suave”.

Para esta topología, STMicroelectronics ofrece MOSFETs con diodo que incorporan características optimizadas para este propósito, así como controladores LLC (analógicos y digitales), incluyendo controladores de medio puente de 600 V integrados.

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