Questões de Concurso sobre Eletrônica de Potência

O IGBT combina características estruturais de dois dispositivos semicondutores. Ele é estruturalmente equivalente à combinação de

Durante a análise de um sistema de eletrônica de potência, um engenheiro realizou medições em um conversor CA/CC monofásico em ponte completa, controlado por tiristores, conforme o desenho a seguir, utilizado para alimentar uma carga resistiva contínua. A partir dos instrumentos de medição, foram obtidos os seguintes valores: 

• Tensão eficaz de entrada: 220 Vca 

• Corrente média na carga: 72,9 A 

• Potência média na carga: 13,13 kW

Com base nesses dados, é necessário determinar o ângulo de disparo dos tiristores, de forma que o conversor atenda às condições de operação especificadas no projeto. A seguir, circuito e informações complementares:

Onde:

VL_méd − Tensão média na carga

V_O − Tensão eficaz na entrada do conversor

Tabela de valores de Seno, Cosseno e Tangente por ângulo:

Assinale a alternativa que representa corretamente o ângulo de disparo dos tiristores para que o conversor atenda às condições de operação especificadas:

O IGBT é amplamente utilizado em aplicações de média e alta potência devido à sua baixa perda em condução e facilidade de acionamento. Entretanto, comparado ao MOSFET, o IGBT apresenta

Os dispositivos semicondutores IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) e MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) são amplamente utilizados como chaves eletrônicas em conversores e inversores de potência, pois permitem o controle de grandes correntes com sinal de comando de baixa potência. Com base na estrutura física e no princípio de operação desses dispositivos, analise as afirmativas a seguir:

I. Tanto o IGBT quanto o MOSFET são dispositivos controlados por tensão aplicada ao gate, com elevada impedância de entrada devido à presença da camada isolante de dióxido de silício, 𝑆𝑖𝑂₂.

II. No MOSFET, a condução é realizada apenas por portadores majoritários, elétrons, enquanto no IGBT há injeção de portadores minoritários.

III. O IGBT apresenta queda de tensão de condução praticamente constante (𝑉_{𝐶𝐸(𝑠𝑎𝑡)}), enquanto o MOSFET possui comportamento resistivo, com perdas proporcionais a 𝐼²𝑅_{𝐷𝑆(𝑜𝑛)}.

É correto o que se afirma em

Em um inversor trifásico PWM destinado ao acionamento de um motor de indução, cada fase é composta por um braço com duas chaves semicondutoras (superior e inferior), implementadas com transistores IGBTs.

As chaves são comandadas em pares complementares — quando a inferior conduz, a superior está bloqueada — de modo a gerar uma forma de onda PWM simétrica no terminal da fase do motor. Durante o projeto, o engenheiro responsável observou que:

As chaves inferiores podem ser facilmente acionadas, pois seus emissores estão conectados ao terra;

Já as chaves superiores flutuam em relação ao terra, pois o potencial do emissor varia continuamente entre 0 V e a tensão do barramento CC, que neste caso é de 600 V;

Logo, o driver da chave superior precisa receber, de forma segura, uma tensão de gate referida ao emissor flutuante, sem recorrer a fontes isoladas individuais.

Para resolver o problema, foi adotado um circuito em que um capacitor auxiliar é carregado enquanto a chave inferior conduz e, durante o acionamento da chave superior, esse capacitor fornece momentaneamente a tensão necessária para alimentar o driver do transistor superior, permitindo seu acionamento com isolação adequada e sem necessidade de fonte adicional.

Esse método de acionamento das chaves superiores é conhecido como

Em uma confi guração Darlington com 2 transistores, na qual o segundo transistor tem um ganho de corrente 3 vezes maior que o ganho “X” do primeiro transistor, o ganho total sobre a corrente de entrada “I” será de:

Um circuito buck-boost opera em modo contínuo, com uma frequência de 10kHz e tempo de condução da chave ligado é de 40µs. Qual o valor da tensão de alimentação DC, para fornecer uma potência de 0,32kW a uma carga resistiva de 5Ω?

O fator de potência indica a eficiência com que a energia elétrica é convertida em trabalho útil. Em instalações industriais com predominância de cargas indutivas (como motores e transformadores), o baixo fator de potência pode resultar em multas contratuais, sobrecarga nos condutores e quedas de tensão acentuadas, exigindo a implementação de bancos de capacitores ou outros métodos de compensação. Sobre o tema, analise as seguintes assertivas:

I. O fator de potência é definido como a razão entre a potência ativa (P), medida em kW, e a potência aparente (S), medida em kVA.

II. Em um circuito puramente indutivo, a corrente está adiantada em relação à tensão por um ângulo de 90°, resultando em um fator de potência unitário.

III. A instalação de bancos de capacitores em paralelo com cargas indutivas fornece a potência reativa necessária para magnetização, reduzindo a parcela de reativo demandada da rede.

IV. Um baixo fator de potência “atrasado” indica que a carga tem características predominantemente capacitivas, sendo comum em centros de processamento de dados.

V. A correção do fator de potência permite reduzir a corrente total circulante nos cabos de alimentação da instalação, o que pode diminuir as perdas por efeito Joule.

Quais estão corretas?

Durante o projeto de um inversor de frequência para acionamento de motores elétricos no laboratório de eletrônica de potência, um aluno analisou o uso de dispositivos semicondutores de chaveamento. Inicialmente, considerou a utilização de um MOSFET para aplicações em alta frequência, mas também avaliou o uso de um IGBT para operação em níveis mais elevados de tensão e potência.

Com base nas características dos dispositivos MOSFET e IGBT, é CORRETO afirmar que:

Uma diferença entre conversores BUCK e Push-Pull é que só o:

Qual das alternativas abaixo melhor define o funcionamento de um TRIAC e qual é a sua principal aplicação na eletrônica?

Conversores CC-CC são circuitos eletrônicos de potência amplamente utilizados para obter diferentes níveis de tensão, a partir de uma fonte CC fixa.

HMED, A. Eletrônica de Potência. São Paulo: Prentice Hall, 2000. p. 326.

Quanto ao circuito da imagem, assinale a alternativa CORRETA.

A eletrônica de potência desempenha um papel crucial no controle de energia para motores e processos industriais, utilizando semicondutores para chaveamento em altas frequências. Acerca do assunto, registre V, para as afirmativas verdadeiras, e F, para as falsas:

(__)Conversores Analógico-Digitais de aproximações sucessivas possuem tempo de conversão constante, independentemente do valor da tensão analógica presente na entrada.

(__)Transistores de Efeito de Campo de Metal-Óxido-Semicondutor são dispositivos controlados por corrente, exigindo grandes correntes de base para manter a saturação durante o chaveamento.

(__)Inversores de frequência utilizam a técnica de Modulação por Largura de Pulso para variar a tensão e a frequência aplicadas a um motor de indução trifásico

(__)Um retificador de onda completa com filtro capacitivo apresenta um fator de potência unitário quando alimenta cargas puramente indutivas em sistemas de alta potência.

Após análise, assinale a alternativa que apresenta a sequência correta dos itens acima, de cima para baixo:

Em aplicações de eletrônica de potência, o MOSFET é amplamente utilizado como chave estática de alta eficiência. Considerando seu comportamento estático, o MOSFET de potência opera como uma chave de baixa resistência quando está na região

Uma equipe da Engenharia Elétrica está desenvolvendo um conversor CC-CC e discute qual dispositivo semicondutor utilizar entre BJT, MOSFET e IGBT. Um dos engenheiros explica que esses dispositivos possuem características distintas. Nesse contexto, é CORRETO afirmar que:

O circuito a seguir apresenta um conversor de potência CC-CC, utilizando um MOSFET (S1) como chave controlada pelo sinal V2. V1 representa a tensão CC de entrada, e a tensão de saída é observada no resistor RL.

Fonte: FUNCERN, 2025.

O sinal de controle V2, por sua vez, é periódico e se comporta tal qual o trecho gráfico apresentado a seguir.

Fonte: FUNCERN, 2025.

Assumindo que o circuito não entra em regime de descontinuidade e que a tensão de limiar (Vt) do Mosfet é suficientemente inferior à tensão máxima de V2, a tensão no resistor RL será, portanto, igual a

Com base no circuito precedente e considerando os conceitos e componentes de eletrônica de potência, julgue os itens a seguir.

I O controle e o disparo dos SCRs acontecem aos pares, a partir de determinado ângulo, e na saída do circuito há uma onda completa.

II Os valores médios da corrente e da tensão são quatro vezes maiores do que os valores do retificador de meia-onda.

III O valor máximo da tensão na carga é igual a $\frac{{}^{V}RMS}{\sqrt{2}}$, em que 𝑉𝑅𝑀𝑆 é o valor eficaz da tensão de entrada V_E.

Assinale a opção correta.

O __________ é um dispositivo semicondutor de potência que combina características de __________ e transistores bipolares, oferecendo alta impedância de entrada, comutação rápida e baixa resistência, mesmo em altas tensões e correntes. O ___________ é amplamente utilizado em inversores de frequência, fontes de alimentação chaveadas, acionamentos de motores, sistemas de energia renovável e outras aplicações de alta potência.

Assinale a alternativa que completa correta e respectivamente as lacunas do texto:

Um inversor trifásico utiliza IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) para o acionamento de um motor de indução. Durante a operação, observa-se que um dos IGBTs apresenta um aquecimento excessivo. A análise dos parâmetros do dispositivo revela os seguintes dados:

-Corrente de coletor (Ic): 30 A

-Tensão coletor-emissor (Vce): 600 V

-Tensão de gate-emissor (Vge): 15 V

-Resistência térmica junção-case (θjc): 0,5 °C/W

-Dissipador de calor com resistência térmica case-ambiente (θca): 2,0 °C/W

-Potência dissipada pelo IGBT (Pdiss): 60 W

-Temperatura ambiente (Tamb): 40°C

Considerando os dados acima, analise as afirmativas abaixo:

I.O aumento excessivo da temperatura do IGBT pode estar relacionado à inadequada dissipação térmica do dispositivo.

II.A temperatura de junção do IGBT é inferior a 150°C, garantindo sua operação segura.

III.A corrente de coletor (Ic) do IGBT pode ser diretamente controlada pela tensão de gate-emissor (Vge).

IV.Um possível modo de falha do IGBT em operação pode ser o fenômeno de latch-up térmico, causado pela realimentação interna positiva do dispositivo.

Qual das opções abaixo apresentam somente as afirmativas corretas?

O MOSFET é amplamente utilizado como chave semicondutora em aplicações de eletrônica de potência, especialmente em configurações de chave estática. Nessa função, ele opera alternando entre os estados de corte e saturação, permitindo o controle eficiente do fluxo de energia em circuitos conversores e fontes chaveadas. Considerando suas características técnicas e operacionais, é correto afirmar que o MOSFET