Potência VS Microeletrónica
Indice
Micro-eletrónica.
Tanto a micro-eletrónica como a eletrónica de potência lidam com o fluxo de eletrões num determinado circuito, contudo a micro eletrónica opera numa escala de potência/tensão bastante mais reduzida do que a eletrónica de potência
Existem alguns pontos chave em relação à micro-eletrónica, tais como:
Miniaturização:
A micro-eletrónica tende a criar circuitos minúsculos, o mais pequenos possíveis, de forma a agregar muitos componentes em pouco espaço, como tal sacrifica a quantidade de corrente que pode disponibilizar nos seus circuitos, pois as pistas de cobre onde circulam os eletrões são extremamente pequenas, algumas menores que um fio de cabelo de espessura, logo não suportam grandes correntes operando ma ordem dos uA (micro-amperes) ou mA (mili-amperes).
A sua tensão de trabalho também é limitada, normalmente variando entre mili-volts e alguns poucos volts.
É usada em processadores, microcontroladores, memórias, sensores, circuitos integrados, etc. Basicamente são os tipos de circuitos e componentes que encontra dentro de um Smartphone, computadores, Smart Watch, etc.
Isto oferece algumas vantagens e desvantagens, tais como:
Vantagens:
Alta densidade de integração
baixo consumo de energia
alta velocidade de processamento
menor custo por transistor devido à miniaturização.
Desvantagens:
Limitações físicas na miniaturização
Dissipação de calor em altas frequências
Vulnerabilidade a interferência eletromagnética.
Eletrónica de Potência:
A eletrónica de potência, por seu turno, lida com altas potências de energia/corrente e para tal utiliza dispositivos semi-condutores de elevada potência, tais como transistores IGBTs, Diodos de potência, entre outros. Trabalha com tensões que podem atingir os KVolts e com correntes que podem atingir milhares de amperes.
São várias as aplicações da eletrónica de potência. Um excelente exemplo são os drivers de motores DC que falamos no nosso projeto "segue-linha", mas também podemos dar outros exemplos de aplicações tais como:
fontes de alimentação
inversores solares e eólicos
sistemas de transmissão de energia
Também como a micro eletrónica oferece vantagens e desvantagens, tais como:
Vantagens:
Capacidade de lidar com grandes quantidades de energia,
Controle preciso da potência,
Alta eficiência energética.
Desvantagens:
Tamanho e peso dos componentes,
Dissipação de calor em alta potência
EMI (Electromagnetic Interference)
custos mais elevados por dispositivo.
Resumindo, a micro-eletrónica é como um maestro miniaturizado que coordena um vasto exército de transistores minúsculos para processar informações de forma eficiente. A eletrónica de potência, por outro lado, é como uma central elétrica que lida com o fluxo de grandes quantidades de energia para alimentar uma ampla gama de sistemas.
Micro-eletrónica + Eletrónica de potência.
A micro-eletrónica e a eletŕonica de potência fazem o par perfeito! Sendo que uma projeta os circuitos de controle inteligentes para processar e tratar informação que será usada para controlar o fornecimento de potência, ou seja, a força bruta necessária para que os equipamentos operem.
Exemplo:
Tomemos por exemplo este motor DC ao qual intercalamos um amperímetro para medir a corrente que por ele circula e vemos que para 9v temos 140mA
Aparentemente estamos a falar de uma corrente pequena, mas se quisermos controlar a sua velocidade, por exemplo o PWM (ver projeto segue-linha) temos de usar um circuito eletrónico para o efeito, ora se usarmos um Arduíno como microcontrolador sabemos, pelas suas especificações técnicas (depende do modelo), temos uma limitação de ~50mA por porta o que é, obviamente, insuficiente para alimentar o motor, podendo mesmo queimar o arduino, pois o motor estará a pedir ao Arduíno um corrente maior do que a ele pode fornecer.
Então intercalamos um transistor, que consegue lidar com correntes mais elevadas, onde o seu coletor é controlado pela porta PWM do Arduíno. Como o coletor do transistor apenas precisa de uma corrente muito pequena para "fechar" o circuito do transistor, temos o nosso problema resolvido. O transistor é o componente da eletrónica de potência que é controlado pelo Arduíno que é o componente de micro-eletrónica.
Claro que o circuito ilustrado é simplicista, meramente ilustrativo do casamento entre micro-eletrónica e eletrónica de potência.
Mais componentes teriam de ser adicionados para garantir que as elevadas correntes da potência não danificassem o microcontrolador.