Diseño optimizado de un limitador de corriente de enclavamiento conmutado para aplicaciones espaciales

Abstract

Los limitadores de corriente de enclavamiento (LCLs) son circuitos empleados en la protección contra sobrecorrientes de las cargas conectadas a los satélites. Se encargan de limitar la corriente de una sobrecarga durante un período de tiempo prefijado. Si durante este período de tiempo persiste la sobrecorriente, el LCL desconecta la carga del bus de potencia principal. El elemento crítico en el funcionamiento del LCL es el dispositivo semiconductor encargado de la limitación de la corriente. Las topologías tradicionales de LCLs emplean dispositivos de canal P debido, sobre todo, a su facilidad a la hora de controlarlos teniendo en cuenta su colocación dentro del circuito. Durante la etapa de sobrecorriente el dispositivo funcionará en modo activo limitando el valor de la corriente al de referencia. Como consecuencia, el MOSFET estará soportando toda la tensión de bus y disipando una gran cantidad de potencia. Como consecuencia, la simplicidad en la implementación deriva en la necesidad de paralelizar semiconductores para el caso de los LCLs de corrientes altas. Este artículo presenta el diseño de una arquitectura de LCL basada en N-MOS de SiC, trabajando en conmutación durante la etapa de limitación de corriente. De esta forma, se consigue reducir el estrés térmico del dispositivo limitador de corriente ante una sobrecarga. Se muestran los diseños para la selección e implementación de la topología en relación con los componentes magnéticos y, finalmente, se muestran resultados experimentales de un prototipo de LCL conmutado basado en la topología planteada.