El desarrollo de una fuente de alimentación de pulsos compacta con conexión en serie de semiconductores
Autores: Zaizen, Shohei; Asami, Kyohei; Furukawa, Takashi; Hatta, Takeshi; Nakamura, Tsubasa; Sakugawa, Takashi; Ueno, Takahisa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
El desarrollo de una fuente de alimentación de pulsos compacta con conexión en serie de semiconductores
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Semiconductores
Resistores de divisor de voltaje
Transformador de pulso
Frecuencia de operación
Inductor saturable
Voltaje de salida
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se realizó la conmutación de alto voltaje conectando semiconductores en serie. Al emplear circuitos Snubber y resistores de divisor de voltaje para cada semiconductor, se evitó la destrucción de los semiconductores. Además, se instaló un transformador de pulso entre el generador de funciones y el optoacoplador para aislar el circuito de compuerta, evitando descargas eléctricas en el circuito y permitiendo la operación a un voltaje de salida de 10 kV y una frecuencia de operación de 200 Hz. La temperatura de los semiconductores aumentó con el aumento de la frecuencia de operación, lo cual fue contrarrestado conectando resistores y capacitores de carga para limitar la corriente a los semiconductores. Como resultado, se logró la operación a 430 Hz. Además, se conectó un inductor saturable (SI) para permitir la operación continua. El SI retrasa el aumento de la corriente y crea una diferencia de fase, reduciendo así el consumo de energía del conductor y mitigando el aumento de temperatura, lo que permite la operación continua a 300 Hz. Además, al aumentar el número de etapas de series de semiconductores a seis, se confirmó un voltaje de salida de 20 kV en pruebas. Al utilizar dos circuitos de series de semiconductores, también se creó una fuente de alimentación de pulso que puede cambiar a cualquier ancho de pulso. Como resultado, se confirmaron voltajes de salida con anchos de pulso arbitrarios de 5 s a 30 s.
Descripción
En este estudio, se realizó la conmutación de alto voltaje conectando semiconductores en serie. Al emplear circuitos Snubber y resistores de divisor de voltaje para cada semiconductor, se evitó la destrucción de los semiconductores. Además, se instaló un transformador de pulso entre el generador de funciones y el optoacoplador para aislar el circuito de compuerta, evitando descargas eléctricas en el circuito y permitiendo la operación a un voltaje de salida de 10 kV y una frecuencia de operación de 200 Hz. La temperatura de los semiconductores aumentó con el aumento de la frecuencia de operación, lo cual fue contrarrestado conectando resistores y capacitores de carga para limitar la corriente a los semiconductores. Como resultado, se logró la operación a 430 Hz. Además, se conectó un inductor saturable (SI) para permitir la operación continua. El SI retrasa el aumento de la corriente y crea una diferencia de fase, reduciendo así el consumo de energía del conductor y mitigando el aumento de temperatura, lo que permite la operación continua a 300 Hz. Además, al aumentar el número de etapas de series de semiconductores a seis, se confirmó un voltaje de salida de 20 kV en pruebas. Al utilizar dos circuitos de series de semiconductores, también se creó una fuente de alimentación de pulso que puede cambiar a cualquier ancho de pulso. Como resultado, se confirmaron voltajes de salida con anchos de pulso arbitrarios de 5 s a 30 s.