Revisión de Convertidores de Electrónica de Potencia a Alta Temperatura

Los convertidores de electrónica de potencia que operan a temperaturas elevadas generalmente tienen un rendimiento degradado, como una eficiencia reducida, menor inmunidad al ruido y disminución de la fiabilidad del sistema, en comparación con aquellos que operan a temperatura ambiente. Sin embargo, aplicaciones en entornos difíciles, como la perforación en profundidad, la automoción, la aviónica y la exploración espacial, han estado utilizando convertidores en entornos a alta temperatura y están continuamente empujando los límites de temperatura cada vez más alto con los avances en tecnologías de dispositivos y metodologías de diseño de convertidores. Este artículo comienza con un estudio de la literatura para identificar la dependencia de la temperatura y los límites de temperatura de los componentes individuales. Luego, se examinan los trabajos publicados sobre convertidores a alta temperatura. Se compara su selección de componentes. Se analizan los resultados experimentales para reflexionar sobre la eficacia de diferentes selecciones de componentes. Finalmente, dado que el último convertidor a alta temperatura publicado se desarrolló hace más de cinco años, se diseña un convertidor dc–dc de 1 kV de entrada, 520 V de salida, 1 kW, clasificado para temperatura ambiente de 150 °C con dispositivos de última generación. Basado en la revisión de la literatura y la prueba del prototipo de 150 °C, se identifican y concluyen los principales desafíos del diseño de convertidores de electrónica de potencia a alta temperatura como la caracterización de componentes que consume tiempo, es difícil y costosa, la falta de modelos precisos y computacionalmente eficientes de los convertidores, y la optimización de la selección de componentes dentro de un corto tiempo de desarrollo.