PROGRAMA DE LA ASIGNATURA:
SISTEMAS ELECTRÓNICOS
CENTRO:
ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA INDUSTRIALTITULACION:
INGENIERÍA INDUSTRIALCURSO:
4ºTIPO DE ASIGNATURA:
TRONCAL / CUATRIMESTRALCRÉDITOS:
3 TEORIA, 1.5 LABORATORIONÚMERO DE GRUPOS:
3 AULA, 10 LABORATORIODEPARTAMENTO / ÁREA:
TECNOLOGÍA ELECTRÓNICAPROFESORADO:
Jesús Doval Gandoy (3 Cr. Teoría, 1.5 Cr. Laboratorio) (Coordinador) Juan José Rodríguez Andina (3 Cr. Teoría)
Jorge Marcos Acevedo (3 Cr. Teoría) Andrés Ferro Jorreto (6 Cr. Laboratorio) Vicente Pastoriza Santos (7.5 Cr. Laboratorio) TUTORÍAS
Jesús Doval Gandoy (Jueves 9h-11h. Viernes 12h-14h) Juan José Rodríguez Andina (Lunes y Miércoles 10h-13h)
OBJETIVOS
El objetivo principal de la asignatura es transmitir al alumno los conceptos y métodos básicos de diseño de sistemas electrónicos. El objetivo de las prácticas es que el alumno se enfrente al análisis, diseño, realización y prueba de circuitos electrónicos que integran los sistemas electrónicos.
EVALUACIÓN
Para superar la asignatura es necesario aprobar el examen que se realizará en la fecha fijada por la jefatura de estudios de la ETSII. La calificación final se obtendrá a partir del examen realizado por el alumno, en dicho examen tendrán un peso del 85% las cuestiones relacionadas con la docencia teórica, mientras que el 15% restante será aportado por cuestiones relacionadas con la docencia de laboratorio.
MÉTODO DOCENTE Y MEDIOS UTILIZADOS
‘ La técnica docente utilizada será la clase magistral.‘ Para impartir las clases teóricas se utilizará el proyector de transparencias, el cañón y la pizarra. ‘ La docencia de laboratorio se realizará en el laboratorio de electrónica analógica del Departamento de Tecnología Electrónica y en el aula informática de la ETSI Industrial. Se utilizarán los medios disponibles en el laboratorio de electrónica analógica y en el aula informática.
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REQUISITOS RECOMENDADOS
Haber aprobado las asignaturas siguientes:‘ Fundamentos de Electrónica (3º curso de la ETSII).
HORARIOS, GRUPOS DE PRÁCTICAS, FECHAS DE EXÁMENES y TRIBUNALES
EXTRAORDINARIOS
Los horarios de clases de teoría y de laboratorio, los grupos de prácticas de laboratorio, el lugar, día y hora de los exámenes, serán los establecidos por la jefatura de estudios de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y que se pueden consultar en la siguiente dirección web:
PROGRAMA DE TEORÍA
SISTEMAS ELECTRÓNICOS (30 horas)
Teoría (HT): 25 horas. Problemas (HP): 5 horas.
I. Dispositivos electrónicos pasivos. (4HT + 1HP)Tema 1 Resistores y condensadores en sistemas electrónicos. (2HT) 1. Concepto de resistor y resistencia.
2. Resistores fijos (características, clasificación). 3. Resistores variables (características, clasificación). 4. Termistores (NTC y PTC, características).
5. Parámetros de los condensadores.
6. Condensadores electrolíticos de aluminio y tántalo.
7. Condensadores cerámicos. Condensadores cerámicos multicapa. 8. Condensadores de película. Película metálica, película de poliéster. 9. Ultracondensadores.
Tema 2 Elementos magnéticos en sistemas electrónicos (2HT+1HP) 1. Introducción
2. Elementos magnéticos. Bobinas.
3. Elementos magnéticos. Transformadores. 4. Efectos de los elementos magnéticos reales. 5. Aspectos tecnológicos en la selección del núcleo.
II. Dispositivos semiconductores de potencia. (8HT + 3HP) Tema 3 Dispositivos semiconductores de potencia I (4 HT +1HP)
1. Diodo de potencia.
1.1. Estructura interna.
1.2. Características de conmutación. 2. Rectificador controlado de silicio (SCR).
2.1. Estructura interna.
2.2. Proceso de encendido y apagado. 3. Otros dispositivos.
3.1. Tiristor con bloqueo por puerta (GTO). 3.2. TRIAC.
Tema 4 Dispositivos semiconductores de potencia II (4HT + 2 HP ) 1. Transistor bipolar de potencia.
1.1. Estructura interna.
1.2. Características de conmutación. 1.3. Circuitos de base.
2. Transistor MOSFET de potencia. 2.1. Estructura interna.
2.2. Características corriente-tensión.
2.3. Zonas de trabajo y sus características. Zona de operación segura. 3. Transistor IGBT.
3.1. Estructura interna.
3.2. Características corriente-tensión.
3.3. Zonas de trabajo y sus características. Zona de operación segura.
4. Características de conmutación y circuitos de puerta para transistores con entrada MOS. 5. Análisis de las hojas características suministradas por los fabricantes.
6. Asociación serie y paralelo de dispositivos de potencia. 7. Cálculo de disipadores para dispositivos de potencia.
III. Sistemas Electrónicos de Potencia y Control . (13HT + 1HP) Tema 5 Sistemas electrónicos de potencia (8HT + 1 HP)
1. Redes Snubber de protección de dispositivos
2. Comparativa entre dispositivos semiconductores de potencia. 3. Análisis térmico.
4. Fuentes de alimentación lineales. Reguladores integrados, especificaciones, criterios de diseño. 5. Fuentes de alimentación conmutadas. Especificaciones, topologías, realimentación y compensación. 6. Convertidores AC/DC, DC/AC, AC/AC y DC/DC.
Tema 6 Sistemas electrónicos de control (5HT)
1. Configuración general de un sistema electrónico de control
2. Sensores industriales. Sensores de proximidad, presión, temperatura, caudal y nivel. 3. Sistemas de adquisición de datos. Estructura y características generales.
PROGRAMA DE LABORATORIO
Práctica 1: Estudio de condensadores y elementos magnéticos. (3 Horas)Objetivos.
Al finalizar esta práctica el alumno debe ser capaz de:
‘ Obtener la respuesta en frecuencia de bobinas y condensadores.
‘ Calcular las componentes RLC de bobinas y condensadores. Descripción.
En esta práctica se pretende que el alumno se familiarice con los condensadores y los elementos magnéticos. Se realizarán las siguientes tareas:
‘ Obtener la respuesta en frecuencia de bobinas y condensadores con osciloscopio y generador de funciones.
‘ Calcular las componentes RLC de la bobina y del condensador ensayados.
‘ Analizar el efecto de la longitud de los cables de conexión en la respuesta en frecuencia.
Práctica 2: Circuito de disparo y bloqueo de un SCR (3 Horas)
Objetivos.
Al finalizar esta práctica el alumno debe ser capaz de: ‘ Diseñar el circuito de disparo de un SCR.
‘ Diseñar el circuito de apagado de un SCR. Descripción.
En esta práctica se pretende que el alumno se familiarice con los circuitos de disparo y apagado de dispositivos SCR. Se realizarán las siguientes tareas:
‘ Diseño del circuito de disparo de un SCR.
‘ Diseño del circuito de apagado por fuente inversa de tensión de un SCR.
‘ Obtener de forma experimental las formas de onda de tensión y corriente en el dispositivo.
Práctica 3: Circuito de excitación de transistores bipolares, MOSFET e IGBT. (3 Horas)
Objetivos.
Al finalizar esta práctica el alumno debe ser capaz de:
‘ Diseñar el circuito de excitación de un transistor bipolar que trabaja en conmutación.
‘ Diseñar el circuito de excitación de un transistor MOSFET o IGBT que trabaja en conmutación. Descripción.
Práctica 4: Fuente de alimentación lineal con regulador integrado. (3 Horas)
Objetivos.
Al finalizar esta práctica el alumno debe ser capaz de: ‘ Diseñar una fuente de alimentación lineal.
Descripción.
En esta práctica se pretende que el alumno se familiarice con el diseño de una fuente de alimentación lineal. Se realizarán las siguientes tareas:
‘ Cálculo del condensador de filtro para obtener un rizado determinado.
‘ Diseño de la fuente de alimentación para obtener una tensión de salida superior a la del regulador lineal.
‘ Cálculo del disipador necesario.
Práctica 5: Sistemas electrónicos de potencia y control. (3 Horas)
Objetivos.
Al finalizar esta práctica el alumno debe ser capaz de:
‘ Conocer el funcionamiento de los diferentes convertidores electrónicos de potencia.
‘ Conocer el principio físico en el que se basan los sensores mayormente utilizados en sistemas electrónicos de cotrol. Descripción.
En esta práctica se pretende que el alumno se familiarice con las diferentes topologías de convertidores electrónicos de potencia así como con los sensores y sistemas de adquisición. Se realizarán las siguientes tareas:
‘ Estudio de los convertidores CC/CC, AC/DC, DC/AC y AC/AC.
BIBLIOGRAFÍA
Fuentes bibliográficas básicas[1] R. S. Ramshaw, “Power Electronics Semiconductor Switches”, Ed. Chapman & Hall, 1993.
[2] Mohan N. , Undeland T., Robbins W., “Power Electronics: Converters, Applications and Design”, 2ª Edición. John Wiley & Sons, Inc., 1995.
[3] Rashid H. Muhammad “Electrónica de Potencia. Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones”, 2ª Edición. Prentice Hall Hispanoamericana S. A.
[4] R. Álvarez Santos. "Materiales y componentes electrónicos pasivos". Editesa, 1990. ISBN.: 84-404-7749-X. [5] R. Álvarez Santos. "Materiales y componentes electrónicos activos". Editorial Ciencia 3 S.A., 1992. ISBN.:
84-86204-41-0.
[6] R. Pallás. "Sensores y acondicionadores de señal". Marcombo, 1994. I.S.B.N.: 84-267-0989-3
Fuentes bibliográficas complementarias
[7] John G. Kassakian, Martin F. Schlecht, George C. Verghese., “Principles or Power Electronics”, Ed. Addison-Wesley, 1991.
[8] G. Brechmann. "Prontuario de electricidad-electrónica". Paraninfo, 1999. I.S.B.N.: 84-283-2225-2. [9] B. Grabowski. "Prontuario de electrónica". Paraninfo, 2000. I.S.B.N.: 84-283-2693-2.
[10] A. Creus. "Instrumentación industrial". Marcombo, 1981. I.S.B.N.: 84-267-0354-2.
[11] E. Mandado, J. Marcos, C. Fernández, J. Armesto y S. Pérez. "Autómatas programables. Entorno y aplicaciones". Thomson, 2004. I.S.B.N.: 84-9732-328-9.
Manuales, catálogos, notas de aplicación en páginas web:
Intersil www.intersil.com
Micrel semiconductor www.micrel.com y www.ezanalog.com
International rectifier www.irf.com
Ixys www.ixys.com
Semikron www.semikron.com
Apex microtechnologies www.apexmicrotech.com
Texas instruments www.ti.com
National semiconductor www.national.com
SGS-Thomson www.st.com
