Electrónica II, Tyristores

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Presentación de la unidad dos de electrónica II donde se ve teoria y practica de algunos tyristores

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Electrónica II, Tyristores

  1. 1. TIRISTORES Electrónica II, Unidad 2 Ing. Rubén Loredo Amaro
  2. 2. LOS TIRISTORES  Los tiristores son dispositivos  En 1956 se desarrollo el especialmente populares en primer Tiristor Bell Electrónica de Potencia. Telephoned Laboratory.  Son sin duda los dispositivos electrónicos que permiten alcanzar potencias mas altas, son  Inicialmente fue llamado dispositivos realmente robustos. Transistor PNPN (hoy conocido como SCR) Ing. Rubén Loredo Amaro
  3. 3. Definición y Tipos SCR (Silicon Controlled Rectifier). Interruptor unidireccional  Dispositivo de 4 capas con estados GTO (Gate Turn-off) estables de conducción y bloqueo Interruptor unidireccional.  Interruptor de potencia muy alta Apagado por puerta  Potencias y tensión muy altas TRIAC (Triode AC)  Frecuencias de conmutación no Interruptor bidireccional superiores a 2kHz DIAC. (Diode AC) Diodo Interruptor bidireccional para el disparo de tiristores Ing. Rubén Loredo Amaro
  4. 4. SCR: Silicon Controlled Rectifier A ¡El SCR A Siempre es p2 I de Silicio! E p2 A sus siglas J1 n2 en español n2 B es el: C J2 Rectificador A Controlado G C p1 p1 B de Silicio, es J3 n1 el tiristor n1 por E C excelencia. K Ing. Rubén Loredo Amaro
  5. 5. Parámetros del SCR  VRDM: Máximo voltaje inverso de cebado (VG = 0)  VFOM: Máximo voltaje directo sin cebado (VG = 0)  IF: Máxima corriente directa permitida.  PG: Máxima disipación de potencia entre compuerta y cátodo.  VGT-IGT: Máximo voltaje o corriente requerida en la compuerta (G) para el cebado.  IH: Mínima corriente de ánodo requerida para mantener cebado el SCR.  dv/dt: Máxima variación de voltaje sin producir cebado.  di/dt: Máxima variación de corriente aceptada antes de destruir el SCR. Ing. Rubén Loredo Amaro
  6. 6. Disparo de un SCR  El funcionamiento de un tiristor en corriente continua es fácil de entender.  Normalmente el tiristor trabaja con polarización directa entre ánodo (A) y cátodo (C o K) (la corriente circula en el sentido de la flecha del tiristor).  Con esta condición, sólo es necesario aplicar un pulso en la compuerta (G) para activarlo. Este pulso debe de tener una amplitud mínima, para que la corriente de compuerta (IG) provoque la conducción. Ing. Rubén Loredo Amaro
  7. 7. Conducción del SCR  El SCR se comporta como un circuito abierto hasta que activa su compuerta (GATE) con un pulso de tensión que causa una pequeña corriente. (se cierra momentáneamente el interruptor S). El tiristor conduce y se mantiene conduciendo, no necesitando de ninguna señal adicional para mantener la conducción.  No es posible desactivar el tiristor (que deje de conducir) con la compuerta Ing. Rubén Loredo Amaro
  8. 8. Protecciones con Tiristores (SCR)  El tiristor puede dañarse si no consideran las protecciones adecuadas para el circuito Ing. Rubén Loredo Amaro
  9. 9. Deriva de Corriente di/dt  "La derivada de la corriente con respecto al tiempo". La di/dt máxima es especificada por el fabricante.  Este problema aparece cuando se tiene una carga capacitiva (tiene el comportamiento de un capacitor).  Un capacitor descargado se comporta inicialmente (al ser conectado) como un corto circuito y la gran demanda de corriente tiene que atravesar el tiristor.  Para evitar este problema se pone en serie con la carga un inductor (ver diagrama) de poco valor, para retardar el incremento de la corriente a un valor aceptable. Acordarse que el inductor se opone a cambios brusco de corriente. Ing. Rubén Loredo Amaro
  10. 10. Deriva de la tensión dv/dt  La derivada de la tensión con respecto al tiempo". Los cambios bruscos de tensión entre el ánodo (A) y el cátodo (K = C), pueden producir disparos no deseados, causando con ello que el tiristor se dispare y empiece a conducir. El dv/dt máximo es especificado por el fabricante.  A veces por diferentes motivos, la tensión entre los terminales del SCR pueden cambiar en forma repentina y de manera evidente (el cambio de tensión es grande)  Para evitar este inconveniente, se utiliza un circuito RC en paralelo con el tiristor como se muestra en el gráfico de la derecha. Este circuito limita la velocidad de subida de la tensión en los terminales del tiristor. Acordarse que el capacitor se opone a cambio bruscos de tensión. Ing. Rubén Loredo Amaro
  11. 11. Transistor Unijuntura UJT Ing. Rubén Loredo Amaro
  12. 12.  El UJT es un dispositivo de tres terminales construida de una barra de silicio tipo n ligeramente dopado tiene dos contactos de base extremos de una superficie y una varilla de aleación de alumnio en la superficie opuesta. La union p-n del dispositivo se forma en la frontera entre la varilla de aluminio y la barra de silicio tipo n Ing. Rubén Loredo Amaro
  13. 13. Oscilador de relajación con UJT  El condensador se carga hasta que se carga el voltaje de disparo del UJT, cuando esto sucede este se descarga a través de la unión E-B1.  El condensador se descarga hasta que llega a un voltaje que se llama de valle (Vv), aproximado de 2.5 Voltios, con este voltaje el UJT se apaga (deja de conducir entre E y B1) y el condenador inicia su carga otra vez. (ver gráfico de línea verde siguiente)  El gráfico de línea negra representa el voltaje que aparece en la resistencia R3 conectada entre B1 y tierra cuando el condensador se descarga Ing. Rubén Loredo Amaro
  14. 14. DIAC A1 A2  Dispositivo auxiliar (p.e. disparo de tiristores).  Soporta picos de corrientes elevados.  Se debe conocer la Tensión de cebado (p.e. 33V en el DB3).  DB3: DIAC comercial muy popular. Ing. Rubén Loredo Amaro
  15. 15. Construcción y curva de respuesta T2 N3 N3 P1 T2 N1 P2 N2 N2 T1 Podemos decir que es un interruptor que se cierra por tensión T1 (Tensión de ruptura) y permanece cerrado hasta que la corriente por el pase por cero (corriente de mantenimiento) Ing. Rubén Loredo Amaro
  16. 16. El Triac  El triac es un dispositivo semiconductor de tres terminales que T2 se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento G  El triac puede ser disparado independientemente de la T1 polarización de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa. Ing. Rubén Loredo Amaro
  17. 17. Diagrama Interno Circuito Equivalente Símbolo IT T2 T2 n4 n4 P1 T2 n1 IG P2 G -VB +VB n3 n2 G IG T1 T1 T1 VT G NOTA: Se puede disparar con pulsos positivos o negativos de corriente en puerta Ing. Rubén Loredo Amaro
  18. 18. Practicas con Tiristores Practica 2.1: Control Pulsante con SCR Practica 2.2: Regulación Luz con SCR y UJT Practica 2.3: Disparo de TRIAC con opto- acoplador Practica 2.4: Dimmer TRIAC controlado por DIAC Ing. Rubén Loredo Amaro
  19. 19. Practica 2.1: Control Pulsante con SCR OBJETIVO  Hacer un control de fase a partir de la constante de tiempo de una red resistencia- capacitor que determinara el punto de disparo del SCR a partir de una onda de rectificación de onda completa Ing. Rubén Loredo Amaro
  20. 20. Forma de onda en la salida con carga Resistiva (foco) Ing. Rubén Loredo Amaro
  21. 21. Forma de Onda en la salida con carga Inductiva (Motor) Ing. Rubén Loredo Amaro
  22. 22. Practica 2.2 Regulación de Luz basada en SCR y UJT  Para ello, se estudia un circuito práctico que permite En esta variar, en función de un potenciómetro, la potencia práctica se entregada a una bombilla de baja tensión. El pretende circuito de disparo seleccionado está basado en un introducir los transistor uniunión (UJT) que actúa como oscilador conceptos de relajación. Este circuito permite fijar el ángulo de básicos de la conducción (en fase con la red eléctrica) del SCR y, regulación de por consiguiente, la potencia disipada por la potencia bombilla que se observa fácilmente por la basada en intensidad luminosa que emite. SCRs. Ing. Rubén Loredo Amaro
  23. 23. Practica 2.2: Control de iluminación con SCR y UJT  El UJT (UniJunction Transistor) es un dispositivo de tres terminales  Una aplicación muy común es el disparo de otros dispositivos como el SCR. Ing. Rubén Loredo Amaro
  24. 24. Funcionamiento del Circuito Ing. Rubén Loredo Amaro
  25. 25. Practica 2.3: Disparo de TRIAC con opto- acoplador  Los opto acopladores son  El aislamiento se logra mediante dispositivos que aíslan la etapa de control con la de potencia. un acoplamiento óptico  Sirven para disparar TIRISTORES en constituido por un LED infrarrojo este caso el TRIAC en caso de que de GaAs que activa un existan cortos o sobretensiones en los circuitos de potencia.  foto-DIAC (MOC3011)  Los circuitos de control estarán  foto-TRIAC (MOC3041) protegidos contra picos de voltaje de 7500 VCA durante un segundo el la red de voltaje de 60hz Ing. Rubén Loredo Amaro
  26. 26. Practica 2.3: Disparo de TRIAC con opto- acoplador Empaque MOC3011 MOC3041 Ing. Rubén Loredo Amaro
  27. 27. Disparo de TRIAC con opto- acoplador MOC3011 La Resistencia RL es un Foco de 100W. La resistencia Rin es de 330 ohm, VCC=5v. 5V Las condiciones lógicas para que A encienda la lámpara serán tener B A=1 Y B=1 esto provocará un cero lógico a la salida y fluirá la corriente para encender el LED esto enviara la señal de luz que activará al DIAC que disparará al TRIAC activando la carga (Foco) Ing. Rubén Loredo Amaro
  28. 28. Disparo de TRIAC con opto- acoplador MOC3041cruce por cero  Aunque el funcionamiento es el mismo existen ventajas en utilizar un opto-aislador que sincronice el dispara del TRIAC con el cruce por cero de la corriente alterna, esto aumenta la vida útil de la lámpara significativamente porque el encendido empieza desde cero y no en cualquier parte de la señal senoidal con un voltaje arbitrario que reduciría la vida útil de la lámpara Ing. Rubén Loredo Amaro
  29. 29. Practica 2.4 TRIAC controlado por DIAC  El triac controla el paso de la corriente alterna la carga conmutando entre los estados de conducción (pasa corriente) y corte (no pasa corriente) durante los semiciclos negativos y positivos de la señal de alimentación (110 / 220 voltios.)  El triac se disipará cuando el voltaje entre el condensador y el potenciómetro (conectado a la compuerta del TRIAC) sea el adecuado para que el DIAC se cierre al voltaje de este (33v) y mande disparar al TRIAC Ing. Rubén Loredo Amaro
  30. 30. Forma de onda del Triac en la carga Ing. Rubén Loredo Amaro

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