Problemas Electronica II

UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA Problemas para los capítulos 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8 --------------------------------------------------------------------------------------------------------

----------------------------------------------------------------------------------------------------- Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli

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Problemas a resolver para el capitulo 2 Problema nº 1 La caída de tensión directa de un diodo de potencia es VD = 1,2 V para una corriente directa ID =300 A. Determinar la corriente de saturación inversa “IS”, suponiendo que el coeficiente de emisión n= 2 y el voltaje térmico VT= 25, 7 mV. Problema nº 2 Los valores medidos de un diodo a 25º C de temperatura son: VD = 1,0 V para una ID = 50 A ; VD = 1,5 V para una ID = 600 A Determinar: a) El coeficiente de emisión “n” b) La corriente de fuga “Is”. c) La resistencia dinámica entre los valores de tensión y corriente medidos. d) La tensión de codo Vc. e) El circuito equivalente lineal por tramos del diodo, para los valores medidos. Problema nº 3 El tiempo de recuperación en sentido inverso de un diodo es trr= 5 µs, y la rapidez de bajada de la corriente en el diodo es di/dt = 80 A/µs. Si el factor de suavidad es SF= 0,5 determinar: a) La corriente pico en sentido inverso IRR

b) La carga almacenada QRR

Problema nº 4 Determinar los mismos parámetros del diodo del problema anterior pero considerando una caracteristica de recuperación inversa “abrupta”. Problema nº 5 Se conectan dos diodos en serie como se muestra en la figura, para compartir un voltaje inverso Vdc= 5 kV. Las corrientes de fugas son Is1= 30 mA y Is2= 35 mA. Determinar: a) Los voltajes inversos de cada diodo si las resistencias R1 = R2 = 100 KΩ b) Los valores de las resistencias R1 y R2 para que los voltajes inversos de los diodos sean iguales Vd1 = Vd2.

Vd1 Vd2



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Problema nº 6 Se conectan dos diodos en paralelo como muestra la siguiente figura. Determinar los valores de las resistencias R1 y R2 para que circulen corrientes iguales por los diodos, siendo IT = 15 A, Vd1= 0,90 V, Vd2= 0,98 V y la caída de tensión máxima en directa del conjunto no debe superar VT ≤ 1,5 V

Problema nº 7 Calcular la corriente máxima tolerable por 10 diodos conectados en paralelo y funcionando a máxima temperatura de juntura. Los diodos están protegidos por fusibles en serie y tienen una corriente máxima promedio de IFAVmax =30 amperes. El calculo se debe realizar teniendo en cuenta el apareamiento en las características directas de los diodos. Problema nº 8 Calcular la cantidad de diodos en serie a colocar y valor de las resistencias, para soportar una tensión inversa máxima Vi = 2000 volt, con diodos de potencia que presentan la siguiente característica: VRWM = 600 volt IR = 0,05 ma

Problema nº 9 Para el circuito rectificador bifásico de onda completa con carga resistiva, determinar los siguientes parámetros de rendimiento:

VT

a) La eficiencia. b) El factor de forma. c) El factor de rizado. d) El factor de utilización del trafo. e) El voltaje pico inverso en los diodos. f) El factor de cresta. g) El factor de potencia.



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Problema nº 10 Debemos cargar una batería con una tensión E = 12 volt y una capacidad de energía acumulada de 100 W-H (vatios-horas). La corriente promedio en la carga será de un máximo de Io = 5 A. ; la tensión primaria vp= 220 volt; la relación de vueltas del transformador : 4:1. Determinar: a) El ángulo de conducción del diodo. b) La resistencia limitador R. c) La potencia disipada por la resistencia. d) El tiempo de carga en horas. E) La eficiencia del rectificador. f) El voltaje de pico inverso (PIV) que soporta el diodo.

Problema nº 11 Determinar todos los parámetros de rendimiento del rectificador monofásico en puente con carga muy inductiva para una tensión Vo = 48 Volt Io = 25 A

Problema nº 12 Para el circuito rectificador monofásico en Puente, con carga R, L y E, determinar: 1) La corriente instantánea en régimen permanente, en cuatro periodos de tiempo, de tal forma que me permitan calcular por métodos de aproximación numérica, integrales definidas. 2) La corriente promedio que circula por los diodos. 3) La corriente eficaz que circula por los diodos 4) La corriente eficaz de entrada al rectificador. 5) La tensión inversa que soportan los diodos 6) La potencia aparente de entrada al rectificador. 7) La grafica de la tensión instantánea en los extremos de la carga. 8) La grafica de la corriente instantánea sobre la carga. Datos: L = 6,5 mH; R = 2,5 Ω; E = 10 volt. F = 60 Hz ; Vs = 120 volt. Caída de tensión en diodos: Vd. = 0



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Problema nº 13 Para el circuito rectificador del problema anterior, determinar: a) conducción continua o discontinua para E = 95 volt. b) Angulo de inicio y final de conducción en los diodos si es discontinua. c) Corriente promedio en los diodos. d) Corriente eficaz en los diodos. e) Corriente eficaz de entrada al rectificador. f) Potencia aparente en la entrada al rectificador. g) Tensión inversa en los diodos. Problema nº 14 Un rectificador en estrella simple debe alimentar una carga resistiva pura con valores de Vo= 140 Volt y Io = 50 Amperes. Determinar: a) Potencia aparente del secundario trafo. b) Factor de forma de la corriente en las ramas del secundario y en los diodos c) Factor de utilización. d) Factor de rizado de la tensión de salida d) Los parámetros eléctricos necesarios para seleccionar los diodos Problema nº 15 Ídem al problema anterior pero considerando la carga puramente inductiva Problema nº 16 Determinar los mismos valores que el problema nº 14 pero utilizando un rectificador trifásico en puente (considerar solamente carga inductiva) Problema nº 17 Comparar los resultados de los problemas nº 14, 15 y 16, destacando las ventajas y desventajas para cada caso. Problema nº 18 Un rectificador trifásico en puente se alimenta de una fuente trifásica 380 Voltios, 50 Hz, conectada en estrella. La corriente promedio de carga es de Io = 60 A, y tiene un rizado despreciable. Calcular: a) Voltaje cc ideal en la carga (Vo) b) Valor efectivo del voltaje de salida de cc, debido a la resistencia bobinados, reactancia de dispersión de los bobinados y caídas de tensión en los diodos. c) Reducción porcentual del voltaje de cc en la carga Datos: PcT = 600 Watios (perdidas en el cobre totales) Vd = 1,3 V para 60 A Ld = 0,5 mH (reactancia de dispersión de cada bobinado)



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Problemas a resolver para el capitulo 3 Problema nº 1 Un tiristor conduce corriente según lo muestra la siguiente figura. Este pulso de corriente se repite con una frecuencia f = 50 HZ. Determinar la corriente promedio en estado de encendido

Problema nº 2 Un tiristor conduce corriente a la carga según la siguiente figura (PWM). Estos pulsos de corriente se repiten con una frecuencia de 50 Hz. Determinar: a) La corriente promedio que circula por el tiristor, despreciando los tiempos de subida y bajada de esta corriente b) La corriente eficaz que circula por el tiristor, despreciando los tiempos de subida y bajada de esta corriente

Problema nº 3 La capacitancia de la juntura J2 con polarización inversa en un tiristor es Cj2 = 20 pF, y se puede suponer independiente del voltaje en estado de apagado. El valor límite de la corriente de carga para encender el tiristor es de 16 mA. Calcular el valor critico de la variación en el tiempo de la tensión en los extremos principales del tiristor (dv/dt) Problema nº 4 Si suponemos que la capacitancia de la juntura de un tiristor es independiente del voltaje en estado de apagado, determinar el valor de esta capacitancia si tenemos en cuenta que el valor limite de la corriente de carga para activar el tiristor es de 12mA y el valor critico de dv/dt es de 800V/µs

t T/2 = 1/2f

T/14

T/2

iT(A)

1000

t

T = 1/f

5µs 5µs

iT(A)

1000



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Problema nº 5 Para el siguiente circuito con tiristor, determinar el valor de Cs, tal que no pueda activarse debido a la dv/dt, teniendo en cuenta que la capacitancia de la juntura interna del mismo Cj2 es independiente del voltaje de apagado, siendo su valor Cj2 = 15 pF. Por otra parte el valor limite de corriente de carga para activar el tiristor es 5 mA, y el voltaje critico de variación de/dt es de 200 V/µs

Problema nº 6 Diseñar el circuito rectificador media onda con SCR con circuito de disparo con UJT, con control exponencial:

Problema nº 7 Diseñar un circuito de disparo de tiristores para un rectificador controlado monofásico con UJT con control pedestal rampa cosenoidal Problema nº 8 El siguiente circuito, cumple la función de oscilador de relajación con PUT para generar pulsos de disparo de tiristores. Determinar: a) Tensión de disparo del PUT b) Tiempo de carga del condensador desde VC = VAC = 1,4 v hasta la tensión de disparo c) Duración del pulso de disparo. d) Frecuencia de los pulsos de disparo e) Graficas, en función del tiempo, del voltaje del capacitor y del voltaje en los extremos de la resistencia R2. Datos: PUT: BRY56 R1 = 1KΩ ½ W R2 = R3 =1KΩ ½ W C = 56 nF, 32 V



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P = 5 KΩ, ajustado al 50% Vcc = 10 V Vac = Vv = 1,4 volt (mínima tensión de descarga del condensador)

Problema nº 9 Para un circuito rectificador controlado monofásico semicontrolado en onda completa, con carga resistiva, determinar los siguientes parámetros eléctricos para, 30º, 90º, y 180º de conducción de los tiristores: a) Tensión promedio sobre la carga. b) Tensión eficaz total sobre la carga c) Factor de forma de la tensión. d) Factor de componente ondulatoria. e) Corriente eficaz total sobre la carga. f) Potencia total sobre la carga. g) Potencia en continua sobre la carga. h) Eficiencia: η %. i) Potencia aparente trafo. j) Factor de utilización trafo TUF. k) Tensión de pico inversa de los tiristores. Datos: Vm = 156 V Io = 50 A Problema nº 10 Para un circuito rectificador bifásico controlado con carga altamente inductiva. Determinar: a) La tensión promedio sobre la carga para α = 30º b) La tensión promedio sobre la carga para α = 110º c) La tensión promedio para α = 30º y para α = 110º cuando se coloca un diodo volante d) El cuadrante de funcionamiento para los anteriores casos y analizar transferencia de energía. Datos: Vm = 310 Voltios Problema nº 11 Para un circuito rectificador controlado monofásico semicontrolado en onda completa, con carga altamente inductiva, determinar: a) La corriente máxima de entrada.



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b) La corriente eficaz de entrada. c) La componente de 1º armónica de la corriente de entrada d) El ángulo de atraso de la corriente de 1º armónica. e) El HF, el DF, y el FP Datos: Io = 70 A; α = 45º (ángulo de inicio conducción tiristores). Problema nº 12 Un convertidor monofásico dual opera con un suministro de voltaje de 120 V, 60 Hz, y la resistencia de la carga es R = 10 Ω. La inductancia circulante es Lr = 40 mH. Los ángulos de retardo son α1= 60º y α2= 120º. Calcular la corriente circulante pico y la corriente pico del convertidor. Problema nº 13 Para un rectificador trifásico controlado de media onda, con carga resistiva, determinar: a) El ángulo, a partir del cruce por cero de la tensión de fase, se pueden activar los tiristores b) Los valores limites del ángulo de disparo “α” para que la conducción de corriente sobre la carga sea continua. c) El voltaje promedio de salida para α = 17º y Vm = 220 V c) El voltaje promedio de salida para α = 76º y Vm = 220 V Problema nº 14 Para un rectificador trifásico controlado de media onda, con carga muy inductiva, determinar: a) Voltaje promedio de salida para α = 35º y Vm = 220 V b) Voltaje eficaz de salida para α = 35º y Vm = 220 V c) Factor de forma del voltaje de salida Problema nº 15 Un convertidor trifásico de media onda opera con una fuente trifásica de 208 V, 60 Hz conectada en estrella, siendo la resistencia de carga R = 10 Ω. Se requiere obtener un voltaje promedio de salida del 50% del voltaje máximo posible de salida. Determinar:/ a) El ángulo de retardo para obtener el 50% del voltaje de salida. b) Las corrientes eficaces y promedio de la salida. c) Las corrientes eficaces y promedio de los tiristores. d) La eficiencia de rectificación e) El factor de utilización TUF f) El factor de potencia de entrada FP Problema nº 16 Para un rectificador en puente totalmente controlado, determinar los mismos valores solicitados en el problema nº 14 Problema nº 17 Para un rectificador en puente totalmente controlado, determinar los mismos valores solicitados en el problema nº 15



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Problemas a resolver para el capitulo 4 Problema nº 1 Un transistor bipolar, como muestra la figura, tiene un valor nominal de βF comprendido entre 8 y 40. La resistencia de carga es de RC = 11 Ω. El voltaje de alimentación es de Vcc = 200 V, y el voltaje de excitación de entrada es de VB = 10 V. Si las tensiones VE = 1.0 V, y VBsat.= 1,5 V, determinar: a) El valor de RB que produzca una saturación con un ODF= 5. b) El valor de βF c) La disipación de potencia PT en el transistor.

Problema nº 2 (L) Un transistor bipolar de potencia actúa como un interruptor eléctrico con formas de onda, según muestran los siguientes gráficos:

Los parámetros eléctricos de trabajo son: Vcc= 200 V, VBEsat=3 V, IB= 8 A, VCEsat = 2 V, ICs = 100 A, td = 0,5 µs, tr = 1 µs, ts = 5 µs, tf = 3 µs y f=10Khz. El ciclo de trabajo es k = 50%. La corriente de fuga de colector a emisor vale

kT (1-k)T T= 1/f

td tr tn ts tf to

VCE Vcc 0 iC ICs 0 iB IBs 0 VBE VBEsat 0

t

t

t

t



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ICEO= 3 mA. Calcular la disipación de potencia debido a la corriente de colector: a) Durante el encendido tenc. = ts + tr. b) Durante el periodo de conducción tn c) Durante el apagado tapag. = ts + tf d) Durante el tiempo de apagado e) Las disipaciones totales promedio de potencia PT. Problema nº 3 (L) Para las mismas condiciones y transistor, del problema nº 2, determinar la potencia promedio disipada debido a la corriente de base. Problema nº 4 Un MOSFET se utiliza como interruptor electrico. Sus parámetros son VDD = 40 V, ID = 35 A, RDS = 28 mΩ, VGS = 10 V, td(enc)= 25 ns, td(apag.)= 70 ns, tr= 60 ns, tf = 25 ns, y fs = 20 KHz. La corriente de fuga de drenaje a fuente es IDSS = 250 µA. El ciclo de trabajo es k = 60%. Determinar la potencia disipada debido a la corriente de drenaje: a) Durante el encendido t enc. = td(enc.) + tr b) Durante el periodo de conducción tn c) Durante el periodo de apagado t apag. = td(apag.) + tf e) Las disipaciones totales promedio de potencia Problema nº 5 Un convertidor como la figura siguiente tiene una carga resistiva R = 10 Ω con un voltaje continuo de entrada Vs = 220 V. El semiconductor que produce la conmutación tiene una caída de tensión ∆Vse.= 2 V con una frecuencia de conmutación de f= 1 KHZ. Determinar: a) La tensión promedio de salida para un ciclo de trabajo del 50% b) El voltaje eficaz de salida c) La eficiencia del convertidor. d) La resistencia efectiva de entrada Ri del convertidor. e) El valor rms del componente fundamental del voltaje de salida.

io

R

+ Vo -

+ VH -

+ Vs -

Vo

Vs T

t1 t2

i Vs/R t

t=0

Interruptor Con semiconductor



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Problema nº 6 Un convertidor de CC tipo reductor esta alimentado con una tensión primaria de 12 volt y tiene una frecuencia de conmutación f= 25 kHZ Si el tiempo de conducción, durante la conmutación de interruptor es de tc= 30 µseg., determinar el voltaje de CC de salida. Problema nº 7 Un convertidor de CC regulado tipo reductor trabaja a una frecuencia de conmutación f= 20 KHZ. Determinar el ciclo de trabajo y tiempo de conducción para obtener en la salida una tensión Vo = 8 volt. Problema nº 8 En un circuito regulador conmutado reductor realizado con amplificadores operacionales, la tensión de referencia del AO4 (amplificador de error de tensión) esta ajustado a Vref= 1,25 V. Si el divisor resistivo de realimentación tiene valores R1= 3 KΩ y R2= 1 KΩ , determinar la tensión de salida . Problema nº 9 Si el circuito del regulador conmutado del problema anterior trabaja a una frecuencia de f= 20 KHz y esta alimentado con una tensión de entrada de +25 volt, determinar el ciclo de trabajo y el tiempo de conducción del transistor para obtener la tensión de salida calculada en dicho problema. Problema nº 10 (L) El inversor monofásico de medio puente de la figura tiene una carga resistiva R = 2,5 Ω, y un voltaje de entrada Vs = 48 V. Determinar: a) El voltaje RMS de salida a la frecuencia fundamental Vo1

b) La potencia de salida Po c) Las corrientes promedio y pico en cada transistor IoT, IpT d) El voltaje pico de bloqueo en cada transistor VBR

e) La distorsión armónica total THD f) El factor de distorsion DF g) El factor armónico HF y el factor de distorsion DF de la armónica de orden más bajo LOH



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Problema nº 11 El inversor monofásico en puente de la figura tiene una carga resistiva R = 2,5 Ω, y un voltaje de entrada Vs = 48 V. Determinar: a) El voltaje RMS de salida a la frecuencia fundamental Vo1

b) La potencia de salida Po c) Las corrientes promedio y pico en cada transistor IoT, IpT d) El voltaje pico de bloqueo en cada transistor VBR

e) La distorsión armónica total THD f) El factor de distorsion DF g) El factor armónico HF y el factor de distorsion DF de la armónica de orden más bajo LOH

Problema nº 12 El voltaje de salida de un inversor monofásico en puente se controla con modulación por ancho del pulso, con un solo pulso por medio ciclo. Determinar el ancho del pulso requerido para que la componente rms fundamental sea el 70% del voltaje de entrada de CC.



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Problemas a resolver para el capitulo 5 Problema nº 1 (L) Un controlador de voltaje de ca como muestra la figura, presenta una carga resistiva de valor R = 20 Ω, y es alimentado con un voltaje Vs = 220 Vrms, 50 Hz. El interruptor de tiristores esta cerrado durante n= 25 ciclos, y abierto durante m = 75 ciclos. Determinar: a) El voltaje rms (eficaz) Vo de salida. b) El factor de potencia (FP) en la entrada. c) La corriente promedio y eficaz en los tiristores. d) Tipo de aplicación y conclusiones para este método de control

Problema nº 2(L) Un controlador de voltaje de ca, similar al del problema nº 1 tiene una carga resistiva de valor R = 20 Ω, y es alimentado con un voltaje Vs = 220 Vrms, 50 Hz. El control de la potencia eléctrica se realiza mediante la técnica del control por fase, y los ángulos de retardo de los tiristores T1 y T2 son iguales, siendo α1 = α2 = α = Π/2. Determinar: a) El voltaje eficaz (rms) de salida Vo. b) El factor de potencia de entrada FP. c) La corriente promedio (ITm) y eficaz (ITrms) de los tiristores Problema nº 3(L) Un controlador de voltaje monofásico de onda completa como el de los problemas anteriores, controla el flujo de potencia de una fuente de alimentación de alterna 220 V, 50 Hz, a una carga resistiva. La potencia máxima que se desea en la salida es de 10 KW. Determinar: a) La especificación máxima de corriente en los tiristores (ITM). b) La especificación máxima de corriente promedio en los tiristores (ITmM) c) La corriente pico en los tiristores ( ITp). d) El voltaje pico inverso en los tiristores (VTp)

Problema nº 4(L) Un controlador trifásico de onda completa como muestra la figura, tiene una carga resistiva de valor R = 20 Ω, conectada en estrella y es alimentado con un voltaje de línea VL = 380 V(rms), 50 Hz. El ángulo de retardo de disparo de los tiristores es α = Π/3. Determinar:

+ Vs -

+ Vo -



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a) El voltaje de fase eficaz de salida. b) El factor de potencia de entrada.

Problema nº 5(L) El voltaje de entrada de un cicloconvertidor, como muestra la figura, es de 120 V, 60 Hz. La resistencia de carga es R = 5 Ω y la inductancia de carga L = 40 mH. La frecuencia del voltaje de salida es 20 Hz. Si los convertidores funcionan como semiconvertidores de tal modo que 0≤ α ≥ Π y el ángulo de retardo es αp = 2Π/3, determinar: a) El valor eficaz (rms) del voltaje de salida. b) La corriente eficaz (rms) en la carga. c) La corriente eficaz (rms) que circula por los tiristores. d) El factor de potencia (FP) de entrada.

~

~ ~

iA + VAN

-

- VBN +

N

-

VCN

+

ia + van R R - ib n - + vbn - vcn R + ic

+ - Vo1 Vo2 - +

is iN

iP

Convertidor P convertidor N



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Problema nº 6(L) Se utiliza un interruptor estático monofásico de ca formado por dos SCR conectados en antiparalelo, según muestra la figura, para conectar una carga inductiva a una fuente de alimentación de 220 V, 50 Hz. La potencia de la carga es de 10 KW con un factor de potencia (FP) de 0,88 en atraso. Determinar: a) Las especificaciones de voltaje y corriente de los tiristores. b) Los ángulos de disparo de los tiristores. Problema nº 7(L) Se utiliza un interruptor estático trifásico entre una fuente trifásica 440 V, 60 Hz y una carga trifásica conectada en estrella, según muestra el dibujo. La potencia de la carga es de 20 KW a un factor de potencia de 0,707 en atraso. Determinar las especificaciones de voltaje y corriente de los tiristores.

~

~ ~

iA + VAN

-

- VBN +

N

-

VCN

+

ia + van R R - ib n - + vbn - vcn R + ic

+ + Vs Vo - - ZL



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Problemas a resolver para el capitulo 6 Problema nº 1 Determinar la potencia perdida y disipada por el diodo BYX14 funcionando con sus valores máximos, y con un ángulo de conducción de 180º. Utilizar modelo lineal por tramos del diodo Datos: Vc = 0,9 Volt ID = IFAV = 150 Amperes rd = 1,2 mΩ (mili Ohm) Problema nº 2 Se desea calcular la resistencia térmica del dispositivo disipador, a colocar en cada diodo de la serie BYX96, que van a ser utilizados en un rectificador trifásico en puente, alimentado a frecuencia industrial 50Hz. La carga resistiva, conectada al rectificador le exige a cada diodo una corriente media de ID = 20 A, con una temperatura ambiente de trabajo TA = 40º C. Diodo BYX96 RJC= 1 ºC/w Problema nº 3 Para un área del disipador plano (una sola cara) de 100 cm2, color negro y una potencia disipada de 3 vatios, Determinar: a) La resistencia térmica del disipador, según el grafico. b) La resistencia térmica del disipador si se hubiera refrigerado con aire a una velocidad de 2m/seg.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 area (cm2)

RD

ºC/W 10 8 6 4 2 0

Disipador plano Diámetro de asiento: 11 mm Roscado 10-32 UNF Diámetro agujero disipador: 5,2 mm Color: Negro

Aire forzado

Convección libre

1W 3W 10 W 30W 1m/s 2m/s 5m/s



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Problema nº 4 Determinar la longitud para un disipador con aletas, utilizando los gráficos adjuntos, para obtener una resistencia térmica RD = 3 ºC/W y disipe una potencia de 10 vatios. Nota: Obtener todos los resultados posibles.

Problema nº 5 Determinar la resistencia termica transitoria para el diodo BYX96, utilizando el grafico adjunto, para los siguientes tiempos conducción de potencia: t1= 0,5 ms (aplic. De potencia) t2= 1ms (no se aplica potencia) t3= 1seg. (aplic de potencia)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 longitud (cm.)

RD

ºC/W 5 4 3 2 1 0

Color: Brillante Material: aluminio

Aire forzado

Convección libre

3W 10W 30 W 1m/s 2m/s 5m/s

0 2 4 6 8 10 12 14 16 longitud (cm.)

RD

ºC/W 5 4 3 2 1 0

Aire forzado

Convección libre

3W 10W 30 W 1m/s 2m/s 5m/s

Color: Negro Material: aluminio



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Problema nº 6 La pérdida de potencia de un dispositivo semiconductor, se observa en el siguiente grafico:

Graficar el aumento instantáneo de la temperatura, respecto a la carcaza o encapsulado, para las potencias instantáneas P1=800 W, P3=1200 W, P5=600 w, P2=P4=P6=0 Para este dispositivo en particular, la hoja de datos tecnicos indica lo siguiente: Para t1 = t3 = t5 = 1ms → Z(t) = Z1 = Z3 = Z5 = 0,035 ºC/W Para t2 = t4 = t6 = 0,5 ms → Z(t) = Z2 = Z4 = Z6 = 0,025 ºC/W Problema nº 7 Seleccionar los tiristores y sus protecciones frente a cortocircuitos, para un rectificador monofásico en puente completo. El rectificador alimenta una carga altamente inductiva, siendo el valor mas alto de la corriente en la carga es Io = 600 A (disparo en α = 0º). El voltaje de alimentación del rectificador controlado es Vs= 240 Volt, 50 Hz

10-5. 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 seg.

Impedancia térmica Diodo BYX96 RJC= 1 ºC/w

P(w) 1200 800 600 t (ms) 1 0,5 1 0,5 1 0,5

Z(t) (ºC/w) 1 10-1 10-2 10-3



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Problema nº 8 Un circuito trifásico en puente de onda completa, previsto para dar una corriente media por diodo de 15 A, es alimentado por una red trifásica de 380 V (secundario conectado en estrella). La relación primario –secundario es de 1:1. La corriente de magnetización del primario es Imag = 5 A. Las fluctuaciones del voltaje de alimentación son de ± 10%. Calcular los elementos del circuito RC supresor de transitorios que debe conectarse en paralelo con el secundario del transformador.



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Problemas a resolver para el capitulo 7 Problema nº 1 Confeccionar un programa, mediante lenguaje ensamblador, para el microcontrolador PIC16F84, donde 5 variables de entrada (puerto A) sean copiadas, en el mismo orden, en 5 salidas del puerto B. Problema nº 2 Para el problema nº1, determinar: a) Los ciclos de instrucción que se necesitan para copiar en las salidas, los valores de las variables de entrada. b) El tiempo de demora, en ciclos reloj, para copiar en las salidas, los valores de las variables de entrada. c) El tiempo, en µs, para copiar en las salidas, los valores de las variables de entrada. Si la frecuencia reloj del microcontrolador es de 1MHZ Problema nº 3 Modificar el programa del problema nº1, de tal manera que las salidas del microcontrolador, reflejen el complemento de los valores de las variables de entrada. Problema nº 4 Modificar el programa del problema nº 3, para que las variables de entrada, que ingresan por el puerto A, se reflejen “complementadas”, en las siguientes salidas del puerto B: RA0 → RB3 RA1 → RB4 RA2 → RB5 RA3 → RB6 RA4 → RB7 Problema nº 5 Realizar un programa fuente, para el microcontrolador PIC 16F84, que resuelva la siguiente función lógica : RB0 = RA0. RA1. RA2 + RA1. RA3 + RA2. RA3 Problema nº 6 Aplicando el método de “direccionamiento indirecto”, para el microcontrolador PIC16F84, resolver el automatismo lógico combinacional, expresado mediante la siguiente tabla de la verdad: RA2 RA1 RA0 RB1 RB0

0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1



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Problema nº 7 Modificar el automatismo del problema nº6, utilizando “instrucciones de salto condicionada”, para introducir una nueva variable de entrada, en este caso RA3, que actúe como entrada de habilitación. Si RA3= 0 no habilita el automatismo (puerta B esta en cero); si RA3= 1, habilita el automatismo, cumpliéndose con la tabla de la verdad. Problema nº 8 Modificar el automatismo del problema nº 7, con instrucciones de salto condicionado, para que las salidas, ante nuevos valores de las entradas, cumplan con la tabla de la verdad, solamente cuando se autorice mediante una pulsación en RA3. Para inhabilitar el automatismo, se deberá pulsar RA4. Problema nº 9 Resolver el automatismo del problema nº 6, cargando la tabla de la verdad en la memoria de programa, mediante las instrucciones “call” y “retlw k”. Problema nº 10 Modificar el automatismo del problema nº 9 para agregar dos salidas intermitentes en RB3 y RB4, alternadas, para activar indicadores luminosos o acústicos, que indiquen el valor “uno” en las salida RB0 o en RB1. La temporización de la alternancia deberá ser tal que se pueda visualizar fácilmente con un programa simulador de PIC.



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Problemas a resolver para el capitulo 8 Problema nº 1 Determinar la constante de conversión de un DAC de corriente cuyo valor de salida es de 12 mA para una entrada binaria de cinco bits igual a 11000. Problema nº 2 Determinar los factores de ponderación de cada bit para el convertidor DAC de 5 bits del problema nº1 Problema nº 3 Determinar los factores de ponderación de cada bit para un DAC de 5 bits que tiene una tensión de referencia Vref.= 12 Volt. Problema nº 4 Un DAC tiene una resolución de 0,2 mA y presenta una entrada digital binaria de 6 bits. Determinar la corriente de plena escala y la corriente para una entrada binaria igual a 110011. Problema nº 5 La velocidad de un motor eléctrico debe ser controlada mediante una computadora. El circuito actuador, que hace variar la velocidad del motor eléctrico de 0 a 1000 rpm. necesita una corriente de excitación que varié de 0 a 2 mA respectivamente. Determinar la cantidad de bits que utilizara la computadora, en la salida hacia el DAC, para que la velocidad controlada del motor, este dentro de los 2 rpm. Problema nº 6 Un DAC con entrada BCD el factor de ponderación de las unidades A0 le corresponde el valor de 0,1 volt. Determinar: a) Tamaño del escalón b) salida a plena escala y porcentaje de resolución c) tensión de salida para la entrada 1001 0011 Problema nº 7 Un convertidor DAC tiene 12 bits con entradas BCD, con una salida a plena escala de 9,99 volt. Determinar el porcentaje de resolución y el tamaño del escalón. Problema nº 8 Diseñar un circuito básico DAC con resistencias ponderadas, para convertir señales binarias de 5 bit con valores lógicos de +0,00 V (0 lógico) y +5,00 V (1 lógico). El circuito deberá suministrar a plena escala un voltaje de +12 Volt. y deberá utilizar tensión de referencia en la entrada. Problema nº 9 Un DAC, del tipo resistencia en escalera, tiene una Vref.= 5 V, con 5 bits de entrada. Su tensión de salida vale Vs = - Vref/2N.( AN-1. 2

N-1 + AN-2. 2N-2 + AN-3. 2

N-3 …+ A0. 20)

Determinar su resolución y la tensión de salida a plena escala.



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Problema nº 10 Un DAC de 8 bits tiene una salida a plena escala de 2 mA y un error a plena escala de ±0,5% F.S. Determinar cual es el posible intervalo en la salida para una entrada binaria de valor 10000000. Problema nº 11 Se debe digitalizar una señal de audio telefónica con un ancho de banda comprendido entre 300 Hz y 3000 Hz. Determinar la mínima frecuencia de muestreo. Problema nº 12 Una señal analógica, con un valor de tensión Vpp= 2 Volt (pico a pico), debe digitalizarse con un código de 8 bits. Determinar: a) La cantidad máxima de niveles de cuantificación. b) El tamaño del escalón ∆V de cuantificación. Problema nº 13 Un ADC en escalera tiene una tensión de fondo de escala de 10,23 volt y su contador binario tiene una salida de 10 bits, con una frecuencia reloj de 1MHZ.La tensión de cambio del comparador vale VT = 0,1mV.Determinar: a) El código binario equivalente de salida para una tensión de entrada Vo = 3,728 V b) El tiempo de conversión c) La resolución del convertidor A/D Problema nº 14 Para el ADC del problema anterior, determinar el intervalo aproximado de la tensión eléctrica analógica, que producirá el mismo resultado digital para: 01011101012≡37310 Problema nº 15 Un convertidor analógico-digital de 8 dígitos binarios de salida, tiene una tensión de entrada a plena escala de 2,55 V, produciendo con este valor una salida digital 11111111. El error porcentual que presenta respecto a su valor de plena escala es de 0,1% F.S. Determinar la cantidad máxima que puede diferir la salida VA/D, respecto a la señal de entrada Vo Problema nº 16 El registro de aproximación sucesiva de un convertidor tiene 8 bits con una resolución de 20 mV. Determinar la salida digital para una tensión analógica de entrada de 2,17 Voltios Problema nº 17 Determinar los tiempos de conversión de dos ADC de 10 bits, uno de rampa en escalera ascendente y otro de aproximaciones sucesivas, que están alimentados con una frecuencia reloj de 500 KHZ

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Problemas Electronica II