BMP280 BME280

¡Hola!

Hoy quería contaros un poco sobre este sensor. Se trata de un circuito integrado que vamos a encontrar en modulitos, como se hace todo ahora, para tener el acceso fácil. Vamos a dejar primero una cosa clara para que no os equivoquéis como yo:

- BMP280: sensor de temperatura y presión
- BME280: sensor de temperatura, humedad y presión

Los más baratos los encontraréis a 3.3V, y la diferencia con los más caros es, no nos engañemos, que estos últimos llevan un pequeño regulador de tensión y puedes conectarlo a 5V. Y luego están los muy caros que llevan adaptadores de nivel de tensión para que el módulo no sufra, lo cual es lo más indicado.

Aunque sea de 3.3V, se puede conectar con un puerto digital con un máximo de 5V, mientras alimentas la patita Vcc con 3.3V. Pero no es lo más recomendable. Se puede usar un Arduino Pro Mini o Due, o algún otro modelo que funcione a 3.3V.

Aquí uno caro con reguladores de Adafruit

¿Qué puedes hacer con estos sensores?
Lo que he hecho yo ha sido poner un módulo BMP280 conectado a la Raspberry Pi 3. Cada cierto tiempo, 5 minutos, hago que se lean los valores del sensor, se guarden los valores en un archivo de datos (dos archivos de datos distintos, de hecho, uno del día y otro de las últimas 24 horas) y mediante un extenso código creo una gráfica, que luego puedo visualizar en el navegador mediante un poco de código php y html. Aquí un resultado:

A ver, la temperatura está demasiado elevada, esto es porque está en un lugar bastante cerrado junto a la raspberry que suelta algo de calor (el procesador se pasa el día sobre los 50ºC). Hay picos de temperatura cuando encendemos el ventilador, lo cual es muy curioso. La presión tampoco es correcta y ahí ya no sé qué decir, pero la evolución, comparada con un sensor calibrado no muy lejos de aquí, es la misma.

Este es el comienzo de un proyecto mayor que tengo entre manos y aunque el resultado no parezca muy correcto, ya he conseguido tener algunas pinceladas del software y de paso ver cómo se comporta la temperatura de la habitación ante determinados eventos.

Otras cosas que se pueden hacer: antes de la raspberry probé el módulo con Arduino y daba valores bastante realistas tanto de temperatura como de presión. Conociendo la presión atmosférica a nivel del mar y la que da el sensor, puedes aproximar la altitud a la que te encuentras. Esto viene en el código de ejemplo de Arduino IDE con la librería Adafruit_BMP280.

Y si te compras el BME280, puedes medir la humedad y ya tienes un sensor ambiental completo.

Estos módulos se comunican mediante I2C, lo cual requiere dos cables de comunicación. Por ejemplo en el Arduino Uno R3 se conecta:

  • Pin SDI del módulo al pin A4 (analógico 4) del Arduino
  • Pin SCK del módulo al pin A5 (analógico 5) del Arduino

Debido a que el módulo ya contiene unas resistencias de pull-up, no es necesario preocuparse de nada más, sólo requiere la alimentación (recordad, Vcc a 3.3V) y GND.

Para el resto de placas y microcontroladores (Raspberry, STM32, ...) hay librerías, así que su uso sigue siendo igual de sencillo.

He generalizado mucho para el BMP280, porque el BME no lo he probado, pero las librerías se encuentran fácilmente poniendo en Google por ejemplo: Arduino bme280 library.

Mucho ánimo y espero que se os ocurran cosas geniales con este módulo.

ImgM: Radiografía

RADIOGRAFÍA

Es una técnica de obtención de imagen no invasiva con el uso de rayos X.

Los rayos X fueron descubiertos cuando, en 1985, mientras se experimentaba con tubos catódicos, una pantalla fluorescente se iluminaba al paso de luz emitida por el tubo. A continuación se descubrió que estos rayos eran atenuados de forma distinta según el material que se interpusiera entre la pantalla y el tubo, lo que hizo pensar en su utilidad médica.

Para la obtención de la imagen se hace pasar un haz de rayos X a través del paciente, de forma que se atenúan debido al paso por los distintos tejidos del cuerpo, y son luego recogidos por una pantalla fotosensible.

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Ruidos

En la inmensa mayoría de los circuitos encontraremos ruido: cualquier señal distinta de la deseada. Estos pueden ser intrínsecos (provenientes de las características de los componentes del circuito) o extrínsecos (provenientes de otro sitio). Veremos de qué tipos hay y cómo pueden evitarse.

Empecemos por los intrínsecos:

Ruido térmico, de Johnson o Nyquist

Se debe a la agitación de las partículas (electrones) debido a la temperatura del componente. Esto crea una corriente instantánea en un punto del componente que, debido a su resistencia, se traduce en una tensión. Por ello está más presente en resistencias altas. Se puede aproximar su valor eficaz:

rtermico

Esta aproximación es estadística ya que su amplitud es totalmente aleatoria, y se sabe que el ruido siempre está presente. Es un ruido blanco: amplitud aleatoria y presente a cualquier frecuencia (ancho de banda infinito).

Ruido shot

Se debe al flujo de corriente a través de una barrera de potencial, por ejemplo en un semiconductor tipo diodo, la tensión de codo o en un transistor la tensión base-emisor.

rshot

También se trata  de un ruido blanco, y aparece siempre que exista una polarización. Depende de la corriente media.

Ruido Flicker

Es causado por el cambio de conductividad entre dos materiales que están en contacto. Por ejemplo en una resistencia las patillas son de un material y el material resistivo interno, distinto. Otro ejemplo es un circuito donde las pistas son de cobre y las soldaduras de estaño.

rflicker

A diferencia de los anteriores, es un ruido rosa, aparece aleatoriamente en cualquier punto del espectro de frecuencias, pero tiene mayor amplitud en las bajas frecuencias. Depende de la corriente media y del material.

Una nota: los ruidos se pueden sumar, en una resistencia aparecería un ruido térmico y un ruido flicker. El shot no porque no existe una polarización. Sin embargo, al tratarse de valores estadísticos, la adición debe ser cuadrática.

rsuma

¿Cómo evitar estos ruidos?

  • Amplificadores de bajo ruido: algunos operacionales o amplificadores de instrumentación se caracterizan por tener muy bajo ruido.
  • Evitar señales de bajo nivel
  • No emplear valores altos de resistencia
  • Mantener la temperatura baja
  • Emplear resistencias de calidad
  • Evitar potenciómetros o elegirlos de calidad
  • Realizar soldaduras homogéneas
  • Cuidar el diseño del circuito en etapas preamplificadoras

Ahora veamos los ruidos extrínsecos:

Acoplamiento por impedancia común

Si se diseña mal una etapa del circuito y se conectan las masas en serie, aunque parezca que no importa, esto puede generar un ruido dependiente de la corriente que pase por la línea de masa debido a su resistencia (mínima, pero existente). Para verlo mejor:

rrres

Para evitar esto se pueden conectar las masas en paralelo lo más cerca a la masa posible:

mparalelo

De ésta forma la corriente a masa de un circuito no afecta a los demás... Solo a sí mismo. Para minimizar la resistencia a masa se usan planos muy grandes y muy cercanos al punto de conexión.

También se debe separar las masas lo máximo posible (no físicamente, sino simplemente evitar la conexión) en un circuito analógico y digital para que estas dos partes no interfieran entre sí. Aquí se puede observar cómo ambas sólo se conectan por un cable:

masaseparada

 

Acoplamiento capacitivo

Se produce a causa de la capacidad existente entre dos conductores. Siempre hay una capacidad. Si te sitúas en el centro de una habitación y por las paredes pasan cables de red, entre tú y el cable de red existe una capacidad. Hay un circuito perturbador (red) y un circuito perturbado.

 

 capac

fcap

Una técnica para limitar este ruido es el apantallamiento de cables. Se trata de una malla alrededor del conductor de la señal que nos interesa que, conectada a masa, redirige la interferencia a masa impidiendo que se introduzca a la señal. Un ejemplo de ésto es el cable coaxial o algunos cables de audio de mayor calidad.

También se puede apantallar un circuito en placa mediante el apantallamiento en dos dimensiones.

El apantallamiento debe estar preferiblemente puesto a masa, pero si no se dispone de ésta en el punto necesario, se puede conectar a un punto de baja impedancia, por ejemplo la salida de un operacional.

Acoplamiento inductivo

Se produce por la inductancia parásita de los cables, lo que puede ser simplemente un cable en línea recta o en espiras, un poco enrollado, con un giro... Así que siempre está presente.

iform

Este ya es más complicado de reducir. Una de las opciones es un blindaje magnético rodeando el circuito de un material ferromagnético que desvíe el campo magnético a través de sí mismo.

El siguiente método parece lo más estúpido del mundo, y lo habréis visto mil veces, y si está tan visto es porque funciona. Es el trenzado de cables. Mediante esta técnica el campo magnético atraviesa ambos cables a la vez, pero induce corrientes en sentidos contrarios, de forma que se restan y desaparece. La mayor parte.

trenzado

Acoplamiento por alimentación

En ocasiones la fuente de alimentación tiene un rizado, esto es casi inevitable, y dicho rizado se cuela en el circuito y causa ruidos. Para evitarlo se suelen añadir condensadores de desacople entre alimentación y masa, lo más cerca posible del circuito, por lo general al lado mismo de la patilla de alimentación del integrado en cuestión.

Estos condensadores son de gran capacidad si se sitúan más cerca de la fuente (más de 1 uF), y de entre 10 y 100 nF si están próximos al circuito.

Los operacionales además tienen un parámetro llamado Power Supply Rejection Ratio (PSRR), que se define en decibelios y es la reducción de ruido de alimentación. Es decir, para una amplitud de ruido en la alimentación a cierta frecuencia se da una cierta amplitud de ruido a la salida.

psr

Consideraciones en el diseño de PCB

Para reducir estos ruidos se diseñan las placas teniendo en cuenta lo siguiente:

  • Separar las fuentes de alimentación para las partes analógica y digital
  • Separar los planos de masa analógico del digital y conectarlos sólo mediante un cable cerca de la fuente
  • Rellenar las zonas entre dos conductores de señal con un plano de masa para evitar acoplamientos
  • Poner buffers, filtros y referencias cerca de la señal analógica y alejarlos de circuitos digitales (como un reloj)
  • Usar SMD cuando sea posible (los terminales son más cortos y evitan ruidos

Potencia 3: Fuentes conmutadas con aislamiento

Al igual que en el anterior apartado, éstas fuentes son capaces de reducir, elevar, o ambas cosas a la vez, la tensión a la entrada. La única diferencia es que utilizan un transformador que aísla las etapas.

El uso de un transformador tiene ventajas como el aislamiento galvánico de las partes más sensibles y la capacidad de elevar más la tensión, como veremos en el caso de las fuentes tipo flyback.

Tipo Forward

Éste tipo de fuente lleva a cabo la misma tarea que un tipo boost, solo que añade un transformador en serie con el conmutador:

forward

El transformador ideal tiene un parámetro llamado N, vueltas de cable sobre el núcleo, que se separan en N1, para el primario y N2 para el secundario, y que conlleva lo siguiente en caso de ser ideal:

forward2

Tanto la tensión como la corriente en el secundario dependen del número de vueltas que tiene el secundario, y de los mismos parámetros en el primario. La tensión de salida para ésta fuente es:

forward3

Sin embargo el uso de un transformador conlleva problemas como la magnetización. Mientras fluye corriente a través del primario del transformador, el núcleo de éste se magnetiza, lo cual puede provocar sobretensiones. El efecto de magnetización se representa mediante una bobina en paralelo al primario.

forward4

Para evitar problemas, se desmagnetiza el núcleo mientras el conmutador esté en off. Esto puede hacerse mediante una red de desmagnetización disipativa, en la cual la energía almacenada se disipa, no es aprovechable.

Dicha red de desmagnetización disipativa está compuesta por un simple diodo zener que puede verse en ésta figura representado como un diodo común con una fuente de tensión:

forward5

Pero también podemos no disipar ésta energía y desmagnetizar igualmente el núcleo, mediante un devanado auxiliar. Ésto nos permitirá aprovechar la energía.

forward6

Normalmente el devanado auxiliar N3 tiene el mismo número de vueltas que N1. Uno de los inconvenientes que trae la magnetización es que, a pesar de usar un devanado auxiliar, delta deberá ser menor que 0.5, ya que idealmente la desmagnetización duraría lo mismo que la magnetización. De todas formas, al ocurrir éste efecto la energía sigue pasando hasta el secundario, entonces no se ha perdido la capacidad de la fuente de otorgar cierto rango de tensiones.

Tipo Flyback

Es un tipo de fuente muy simple con un transformador que es capaz de alcanzar varios miles de voltios, aunque no demasiada potencia. Es la que se usaba en las televisiones para alimentar el tubo de rayos catódicos.

flyback

flyback2

Potencia 1: Introducción

"Introducción" se llama el tema, e introducción le pongo como título. Más bien es una presentación extensa de 107 diapositivas, pero aquí estoy yo, otra vez, para resumirlo. Así que sin miedo, vamos a ponernos a ello:

¿Por qué electrónica de potencia? Otra vez más, nos surge la necesidad de transformar la energía eléctrica de la red de suministro eléctrico a otra de sus formas, AC o DC, que sea útil para el consumidor. De ésto ya hemos visto un poco en analógica, fuentes de alimentación, sin embargo, las fuentes lineales pueden no ser lo suficientemente potentes para la aplicación que buscamos, además de que queremos transformar la energía de distintas formas:

  • AC a AC: regulador de alterna.
  • DC a AC: Inversor.
  • AC a DC: Rectificador, controlado o no.
  • DC a DC: Troceador.

Por ahora lo que nos va a ocupar, ya que es la base del resto, es el troceador. Éste se basa en un "simple" circuito compuesto por un semiconductor de potencia trabajando en conmutación, cuya función es, precisamente, trocear la señal continua de entrada; y un filtro antes de la carga, que se encargue de dejar la señal cuadrada que queda tras el semiconductor lo más continua posible. El semiconductor está controlado por un circuito de disparo, que no se va a ver todavía, que muestrea la salida, la referencia y cambia o bien el periodo o bien el ancho de pulso de la señal.

Análisis de los circuitos

Pero ésto que me cuentas ¿será verdad?¿Cómo puede funcionar así? Pues hay gente que antes que nadie se preocupó de estudiar ésto y sacar fórmulas que nos ayudan a calcular lo que ocurre en los circuitos. Vamos a empezar por los componentes del filtro, los pasivos:

  • La bobina

Es un componente que se crea mediante un conductor enrollado sobre sí mismo. Normalmente, en potencia tendrán un núcleo de algún material ferromagnético que le otorga unas propiedades distintas al campo magnético que la bobina crea con el paso de corriente.

La corriente, es lo que le importa a las bobinas. Éstas van a intentar por todos sus medios posibles que la variación de corriente en un circuito sea la menor posible. Si tu intentas variar la corriente que pasa por una bobina, ésta va a responder mediante un aumento de tensión en el sentido contrario. Las fórmulas que expresan ésto son:

Potbob

Donde L es la inductancia, propiedad de cada bobina, y se mide en Henrios. La que más se utiliza es la fórmula de la tensión, y lo que nos indica, a simple vista, es que si se aplica un aumento de corriente muy grande, en muy poco tiempo, la tensión en la bobina aumenta. Por ésta razón, no podemos usar (aunque en la vida real no existan) pulsos 100% cuadrados, ya que la variación en t=0 hace la tensión infinita.

Otra propiedad de las bobinas es que si su L es muy grande, tiene mayor capacidad de evitar los cambios de corriente, por lo tanto podemos considerar, a efectos teóricos, que es una fuente de corriente constante.

Y otra cosa que nos interesa es sabe que, en régimen estacionario (la señal se ha estabilizado, las tensiones y corrientes empiezan y terminan en el mismo punto cada periodo) el valor medio de la tensión en extremos de la inductancia es nulo, VL(av)=0.

  • El condensador

Ya escribí sobre él en 2 ocasiones: condensadores I y condensadores II.

Sus fórmulas (ésta vez con diferenciales) son:

Potcon

Y la más utilizada es la segunda, que indica lo mismo pero al contrario: si aplicamos una variación de tensión, se produce una corriente en el condensador. Ésto va a hacer, igualmente, que no podamos tener señales puramente cuadradas, por la razón de que la corriente se haría infinita, cosa que no puede ser.

También de la misma forma, si la capacidad del condensador es muy grande, podemos considerar que las variaciones de tensión son muy pequeñas, y por lo tanto sería una fuente de tensión. Ésto hace que consideremos una tensión de salida constante a la hora de analizar algunos circuitos.

Por último, es el valor medio de la corriente por el condensador el que toma valor 0 en régimen estacionario.

  • Magnitudes periódicas

Son valores de magnitudes que ya hemos mencionado antes:

Potmag

No os asustéis con las integrales, porque luego son funciones periódicas totalmente que se pueden trocear en 2 partes y hacer la integral sin tablas ni historias.

  • Balance energético

Ahora vamos a hablar de potencias, igual que se hizo en electricidad, pero con unas fórmulas que sirven para todo tipo de corriente, no sólo AC.

Potene

  • Circuito R en conmutación

Basado sólo en una fuente, un semiconductor en conmutación y una resistencia como carga,  lo que obtendremos son formas puramente cuadradas de todas las magnitudes (excepto la de entrada, claro). En realidad no necesitaríamos éste apartado, ya que aplicando las fórmulas anteriores sale lo mismo.

PotR

Y ahí os presento a delta, el símbolo ése extraño. Es el ciclo de trabajo, en porcentaje. Más bien es la relación de tiempo activo (el semiconductor está en ON) con el tiempo total. Así, por ejemplo delta*T es el tiempo total que pasa corriente por el semiconductor.

  • Circuito R y L (muy alta) en conmutación

Aquí la cosa cambia porque la bobina tiene un transitorio, un tiempo de carga y descarga. Lo más destacable es que se considera que la corriente es constante.

PotRL

Semiconductores de potencia

Para trocear  la señal de entrada se utilizan semiconductores de potencia, cuyas características difieren un poco de los semiconductores normales. Para empezar, ya no vamos a considerar que la conmutación se produce instantáneamente, que no hay pérdidas de potencia o que la temperatura no nos importa, cada semiconductor va a tener unas características que irá demostrando conforme vaya desempeñando sus funciones:

  • Conmutación a ON

Cuando el semiconductor recibe la señal de activarse por su terminal correspondiente, éste tarda un poco en reaccionar, éste es el tiempo de retardo (delay, td), y las magnitudes no empiezan a cambiar hasta que éste se acaba. Una vez pasado éste pequeño tiempo, hay un tiempo de subida (rise, tr), tiempo que tarda la corriente que pasa por el semiconductor en alcanzar su máximo. Cuando hay una bobina en el circuito con un valor de inductancia muy grande, éste tiempo se distribuye en 2:

  1. tri: cuando pasa el tiempo de delay, la corriente empieza a aumentar, pero la tensión se mantiene
  2. tfv: una vez la corriente llega a su máximo, la tensión que cae en el semiconductor empieza a disminuir (voltage fall)
  • Conmutación a OFF

De la misma forma, cuando llega la señal de desactivar el semiconductor, tarda un tiempo en reaccionar que llamamos tiempo de almacenamiento (storage, ts, tdoff), y después hay un tiempo de bajada (fall, tf), tiempo que tarda la corriente en llegar a su mínimo. Con inductancia también se distribuye en 2:

  1. trv: al pasar el delay, la caída de tensión en el semiconductor empieza a aumentar, manteniendo la corriente constante.
  2. tfi: una vez la caída de tensión llega al máximo, la corriente empieza a caer hasta el mínimo.

Son éstos tiempos de subida y bajada los que hacen que la potencia en el momento de la conmutación aumente (porque se encuentran la corriente y la tensión máximas en un punto). Para evitar excesos de disipación se deben tener en cuenta éstas propiedades y ajustar un periodo y ciclo de trabajo adecuados:

PotT

 

Tipos de semiconductores de potencia

Sí, hay semiconductores más allá de los transistores, y es necesario saber cuál usar en su aplicación. Por ejemplo, un tiristor soportaría una potencia enorme (es el dispositivo con más capacidad de potencia), pero trabaja a frecuencias bajas, y un MOSFET trabajaría a frecuencias muy altas, pero la potencia que soporta no es ni parecida.

  • Diodo de potencia

Ya conocido, es un dispositivo unidireccional, sin control. Los de potencia son capaces de soportar mayor corriente por tener una sección más grande, y una tensión más elevada debido a la región de deriva añadida en su estructura interna. Lógicamente no tienen la misma forma:

  • Tiristores: SCR

Éste va a ser nuevo para nosotros: se trata de un diodo con una entrada de disparo, que se activa de una forma bastante sencilla aplicando tensión en la puerta, pero su bloqueo no lo es tanto, ya que es necesario el paso por 0 de la tensión en ánodo. En AC el bloqueo es natural en cada semiciclo, pero en DC es necesario un circuito para forzarlo.

Se recomienda retirar el pulso una vez disparado el dispositivo para evitar que disipe potencia por su terminal de activación, así como hacer el pulso compuesto por un tren de pulsos. Ésto ayudará a aumentar su vida útil.

  • Tiristores: TRIAC

Es igual que el SCR, pero como si hubieran puesto dos en antiparalelo, de forma que conduce bidireccionalmente.

  • BJT de potencia

Es igual que el BJT normal, sólo que soporta más corriente y tensión, aunque menos que un SCR. Se controla mediante corriente por la puerta. Al ser de potencia, se añaden dos nuevos conceptos:

  1. Área de trabajo seguro (SOA): es una gráfica que relaciona Ic y Vce, y mediante unas líneas delimita el área de trabajo en la que el transistor no se destruye. Los límites vienen dados por la corriente máxima de colector, la tensión Vce máxima, la potencia disipable, y la segunda ruptura, que es un efecto producido por haber puntos de mayor conducción en la estructura interna, y por lo tanto de mayor potencia y temperatura, que puede alcanzar su máximo valor y fundir el componente.
  2. Embalamiento térmico: es un efecto producido por el aumento de temperatura en el componente. Al aumentar la temperatura, es capaz de aumentar la corriente que pasa a través de él, y ésto hace que aumente la temperatura, aumente la corriente, aumente... Y así hasta que se destruye. Se puede evitar controlando la temperatura o mediante circuitos externos, como se hace en amplificadores de audio.
  • MOSFET de potencia

No es igual que el MOSFET normal, ya se verá después por qué. Lo que sí es igual es su alta impedancia de puerta. Los MOSFET de potencia tienen, en su mayoría, un diodo de protección entre drenador y surtidor, y son muy fáciles de poner en paralelo, ya que no necesitan resistencias para trabajar a la vez.

Tiene un SOA delimitado únicamente por la tensión Vds máxima, la corriente Id máxima y la temperatura máxima, Tjmax. Al contrario que el BJT, cuando aumenta la temperatura se reduce la corriente máxima que es capaz de conducir.

  • IGBT

Es un híbrido entre MOSFET y BJT. Tiene puerta a la entrada, con impedancia muy elevada (se dispara igual que el MOSFET de potencia), un SOA sin segunda ruptura, y unas características de tensión y corriente de conducción similares a las de un BJT. También es fácil ponerlos en paralelo.

Disparo de los semiconductores

Uno de los inconvenientes que se van a encontrar a la hora de diseñar el circuito de potencia, es que los semiconductores necesitan ser disparados aplicando el disparo entre puerta  y surtidor o puerta y cátodo, depende de cómo se llame. Para ello se deberán utilizar:

  • Transformadores de impulsos: transforman un impulso del primario al secundario, siguiendo también una relación dependiente de su número de espiras. El inconveniente es que no transmite continua. Lo bueno, elimina interferencias debidas a las altas frecuencias.
  • Optoacopladores: éstos sí que pueden transmitir continua, pero necesitan una fuente de alimentación auxiliar que esté aislada del circuito principal.

Además, los MOSFET de potencia tienen una forma distinta de dispararse, siguiendo una secuencia:

  1. Conmutación a ON: se aplica una corriente (sí, corriente) mayor que 0 en la puerta
  2. Mientras conduce, la corriente tiene que ser igual a 0
  3. Para conmutar a OFF se aplica una corriente menor que 0 (básicamente, se va a descargar el condensador parásito).

Caracterísiticas térmicas

Éstas van a depender de la serie de semiconductor, el tipo de encapsulado (TO92, TO126, TO220 y TO3 son los más comunes) e incluso afecta el fabricante, aunque intenten que las características sean aproximadamente las mismas.

Para hacer un cálculo aproximado de la temperatura, la potencia máxima, o la resistencia térmica del disipador que necesitamos, hacemos una analogía con la ley de ohm: la temperatura es la tensión (hay una diferencia, temperatura interna y externa), la potencia es la corriente y la resistencia térmica es la resistencia. Tj-Ta = P*Rt

¿Qué es la resistencia térmica? Es la proporción en la que va a aumentar la temperatura cuando se aplica una potencia. En las hojas de datos podemos encontrar varias resistencias térmicas que vienen con nuestro semiconductor:

  • Rjc: Resistencia junction-case, la junction es la estructura interna del semiconductor, a veces llamadas pastillas por su forma cuadrada, y case es lo que vemos, lo que cubre la pastilla.
  • Rca: Resistencia case-ambient, la resistencia térmica que hay entre la "cáscara" y el ambiente.

Encontraremos también la Tjmax, la temperatura máxima que puede alcanzar la pastilla, será la temperatura inicial. Para tener un estándar aproximado, la temperatura al otro extremo del "circuito", la temperatura ambiente, se suele considerar de 40ºC, pero se debe aumentar si se va a trabajar en un ambiente industrial especialmente cálido.

Así pues, ya hemos calculado la potencia que tiene que disipar el semiconductor, y necesitamos saber qué disipador le vamos a añadir para que no se queme. Lo que hacemos es poner las resistencias Rjc, Rcr (case-radiator) y Rra (radiator-ambient) en serie, las temperaturas a los extremos y que las atraviese la potencia. Calculamos entonces la Rra, y con éste dato consultamos las hojas de datos de los fabricantes de disipadores.

(Ésta imagen no incluye la Rcr, ésto puede ser debido al uso de pasta térmica [prácticamente obligatorio en todos los casos], cuya resistencia térmica es despreciable)

Y éste es el final de la "introducción". Si queréis más, lo próximo son fuentes conmutadas, y empezaremos a hablar de circuitos e integrados para el control, pero habrá que esperar a que yo termine el tema. ¡Buena suerte!.